JP6772431B2 - High voltage analog circuit Discharge circuit of pulser and pulse generator - Google Patents

High voltage analog circuit Discharge circuit of pulser and pulse generator Download PDF

Info

Publication number
JP6772431B2
JP6772431B2 JP2018544079A JP2018544079A JP6772431B2 JP 6772431 B2 JP6772431 B2 JP 6772431B2 JP 2018544079 A JP2018544079 A JP 2018544079A JP 2018544079 A JP2018544079 A JP 2018544079A JP 6772431 B2 JP6772431 B2 JP 6772431B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pulse
pulse generator
voltage
discharge
switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018544079A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019506950A (en
Inventor
ジー. アトス,ブライアン
ジー. アトス,ブライアン
アール. ユッカー,ダリン
アール. ユッカー,ダリン
シャオ,シュウ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pulse Biosciences Inc
Original Assignee
Pulse Biosciences Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pulse Biosciences Inc filed Critical Pulse Biosciences Inc
Publication of JP2019506950A publication Critical patent/JP2019506950A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6772431B2 publication Critical patent/JP6772431B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/1206Generators therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/14Probes or electrodes therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/40Applying electric fields by inductive or capacitive coupling ; Applying radio-frequency signals
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/53Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback
    • H03K3/57Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback the switching device being a semiconductor device
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00053Mechanical features of the instrument of device
    • A61B2018/00273Anchoring means for temporary attachment of a device to tissue
    • A61B2018/00291Anchoring means for temporary attachment of a device to tissue using suction
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00571Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for achieving a particular surgical effect
    • A61B2018/00577Ablation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00642Sensing and controlling the application of energy with feedback, i.e. closed loop control
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00696Controlled or regulated parameters
    • A61B2018/00714Temperature
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00773Sensed parameters
    • A61B2018/00791Temperature
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00773Sensed parameters
    • A61B2018/00827Current
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00773Sensed parameters
    • A61B2018/00875Resistance or impedance
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00773Sensed parameters
    • A61B2018/00892Voltage
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/14Probes or electrodes therefor
    • A61B2018/1405Electrodes having a specific shape
    • A61B2018/1425Needle
    • A61B2018/143Needle multiple needles
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/14Probes or electrodes therefor
    • A61B2018/1467Probes or electrodes therefor using more than two electrodes on a single probe

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Description

<関連出願の相互参照>
本願は、「HIGH−VOLTAGE ANALOG CIRCUIT PULSER AND PULSE GENERATOR DISCHARGE CIRCUIT」と題する2016年11月9日に出願された米国特許出願第15/347,729号の継続出願であり、参照により本明細書に援用される「HIGH−VOLTAGE ANALOG CIRCUIT PULSER」と題する、2016年2月29日に出願された米国仮特許出願第62/301,477号の利益を主張する。
<Cross-reference of related applications>
This application is a continuation of US Patent Application No. 15 / 347,729 filed on November 9, 2016, entitled "HIGH-VOLTAGE ANALOG CIRCUIT PULSER AND PULSE GENERATOR DISCHARGE CIRCUIT", which is hereby incorporated by reference. Claims the interests of US Provisional Patent Application No. 62/301,477 filed on February 29, 2016, entitled "HIGH-VOLTAGE ANALOG CIRCUIT PULSER".

本願は概して、相対的に低圧トランジスタによって負荷を通して放電されるエネルギー蓄積要素の使用を含む、電気パルスを発生させるための、及び放電を制御するための回路及びシステムを含む電気パルス技術に関する。具体的には、パルス技術は、電気療法のための可変持続時間ナノ秒パルス電場(nsPEF)を発生させるために使用される。 The present application generally relates to electrical pulse technology including circuits and systems for generating electrical pulses and for controlling discharge, including the use of energy storage elements that are relatively discharged through loads by low voltage transistors. Specifically, pulse technology is used to generate variable duration nanosecond pulsed electric fields (nsPEF) for electrotherapy.

腫瘍の外科的切除は、感染を生じさせ、傷痕を残す場合がある。さらに、より多くの腫瘍がある場合には、あらゆるがん性腫瘍を識別し、外科医により個別に切除するべきである。これは、患者にとって不快であることは言うまでもなく、多大な時間を要し、かつ高価である場合がある。 Surgical resection of the tumor can cause infection and leave scars. In addition, if there are more tumors, any cancerous tumor should be identified and resected individually by the surgeon. This can be time consuming and expensive, not to mention unpleasant for the patient.

患者にとって内部であるがん性腫瘍は、除去し、ましてや検出し、治療することが特に困難である場合がある。多くの患者の生活は、検出される前に相対的に大きい腫瘍を形成していることがあるがんの、自らの体内での発見によってがらりと変わってしまう。 Cancerous tumors that are internal to the patient can be particularly difficult to remove, let alone detect and treat. The lives of many patients are drastically changed by the discovery in their bodies of cancer, which may form relatively large tumors before they are detected.

nsPEFと略すことがある「ナノ秒パルス電場」は、例えば0.1ナノ秒(ns)と1000ナノ秒の間の、またはそれ以外の場合、当該技術で知られているようなサブマイクロ秒のパルス幅を有する電場を含む。nsPEFは、サブマイクロ秒パルス電場と呼ばれることもある。nsPEFは多くの場合、例えば、1センチメートル当たり10キロボルト(kV/cm)、20kV/cm、500kV/cmに及ぶ高ピーク電圧を有する。nsPEF技術を用いた生体細胞の治療は、多くの場合毎秒0.1(Hz)から10,000Hzに及ぶ周波数で多数の周期パルスを使用する。 The "nanosecond pulsed electric field," sometimes abbreviated as nsPEF, is, for example, between 0.1 nanoseconds (ns) and 1000 nanoseconds, or otherwise submicroseconds as known in the art. Includes an electric field with a pulse width. The nsPEF is sometimes referred to as a submicrosecond pulsed electric field. The nsPEF often has high peak voltages ranging from, for example, 10 kilovolts (kV / cm), 20 kV / cm, 500 kV / cm per centimeter. Treatment of living cells using nsPEF technology often uses a large number of periodic pulses at frequencies ranging from 0.1 (Hz) to 10,000 Hz per second.

nsPEFは、がん性腫瘍でアポトーシスをトリガすることが判明している。係る腫瘍のnsPEFを用いた選択的な治療は、その非熱性質のため、周囲の組織の正常な細胞に大幅に影響を及ぼすことなく腫瘍細胞の中でアポトーシスを誘発できる。 nsPEF has been shown to trigger apoptosis in cancerous tumors. Selective treatment of such tumors with nsPEF can induce apoptosis in tumor cells due to its non-thermal nature, without significantly affecting normal cells in surrounding tissues.

生体細胞に印加されるnsPEFの例は、(Schoenbachらに対する)米国特許第6,326,177号に示されて説明され、すべての目的のためにその全体として参照により本明細書に援用される。米国特許出願公開第2006/0139977号(Oiclesらによる)は、L−C反転トポロジーを利用した偶数のマルクスセルを使用する高電圧パルス発生器を開示している。 Examples of nsPEF applied to living cells are set forth in US Pat. No. 6,326,177 (against Schouenbach et al.) And are incorporated herein by reference in their entirety for all purposes. .. U.S. Patent Application Publication No. 2006/01/399777 (according to Oecles et al.) Discloses a high voltage pulse generator using an even Marx cell utilizing an LC inversion topology.

腫瘍の治療のためのnsPEFの使用は、比較的に新しい分野である。nsPEFパルスは荷電パルス発生器から発生し、人間の被験者のがんの安全かつ効果的な研究及び治療のためにパルス発生器の荷電状態に対するより良い制御を有する装置の必要がある。 The use of nsPEF for the treatment of tumors is a relatively new field. The nsPEF pulse originates from a charged pulse generator, and there is a need for a device that has better control over the charge state of the pulse generator for the safe and effective study and treatment of cancer in human subjects.

概して、nsPEFパルスを発生させるために使用される1つ以上のエネルギー蓄積装置、及びエネルギー蓄積装置を放電するために選択的に使用できる放電回路を組み込むナノ秒パルス電場(nsPEF)発生器が開示される。例えば、1つ以上のコンデンサは、電荷を蓄積するために使用され、患者または被験者に印加させるnsPEFを発生させるために使用されてよい。さらに、nsPEF発生器は、蓄電コンデンサを選択的に放電するように構成された放電回路も有してよい。 Generally, one or more energy storage devices used to generate nsPEF pulses, and nanosecond pulsed electric field (nsPEF) generators incorporating discharge circuits that can be selectively used to discharge the energy storage devices are disclosed. To. For example, one or more capacitors may be used to store charge and generate nsPEF to be applied to the patient or subject. Further, the nsPEF generator may also have a discharge circuit configured to selectively discharge the storage capacitor.

蓄電コンデンサを選択的に放電することは、少なくとも、エネルギー蓄積装置の蓄積されたエネルギーによってもたらされるパルス発生器に対する損傷のリスクを削減するため、nsPEF発生器のオペレータ、患者、及び被験者に対する危害のリスクを削減するため、ならびにパルス発生器の強化された制御を提供するために有益である場合がある。 Selective discharge of the storage capacitor at least reduces the risk of damage to the pulse generator caused by the stored energy of the energy storage device, thus reducing the risk of harm to the nsPEF generator operator, patient, and subject. May be beneficial, as well as to provide enhanced control of the pulse generator.

本発明の一態様は、パルス発生器の放電回路である。回路は、1つ以上の放電段を含み、各放電段は、複数の制御入力端子を含む。また、回路は、第1の放電端子及び第2の放電端子、ならびに第1の放電端子と第2の放電端子との間で電気的に接続された複数の直列接続スイッチも含み、スイッチのそれぞれの導電状態は、制御信号によって制御される。また、回路は、直列接続スイッチのために制御信号を発生させるように構成された複数の誘電性素子も含み、各誘電性素子は、制御入力端子のうちの1つ以上で1つ以上の入力信号に応えて、直列接続スイッチのうちの1つのために制御信号を発生させるように構成され、直列接続スイッチのそれぞれは、誘電性素子のそれぞれ1つから制御信号を受信するように構成される。 One aspect of the present invention is a discharge circuit of a pulse generator. The circuit includes one or more discharge stages, each discharge stage containing a plurality of control input terminals. The circuit also includes a first discharge terminal and a second discharge terminal, and a plurality of series connection switches electrically connected between the first discharge terminal and the second discharge terminal, respectively. The conductive state of is controlled by a control signal. The circuit also includes a plurality of dielectric elements configured to generate a control signal for a series-connected switch, each dielectric element having one or more inputs at one or more of the control input terminals. In response to the signal, it is configured to generate a control signal for one of the series-connected switches, and each of the series-connected switches is configured to receive a control signal from each one of the dielectric elements. ..

発明の別の態様は、患者にnsPEFパルスを送達するように構成された1対の電極、及びマルクス発生器装置を含むナノ秒パルス電場(nsPEF)発生器システムである。マルクス発生器装置は、電源及び複数のパルス発生器段を含む。各パルス発生器段は、電源によって充電されるように構成され、電極を通して放電されるように構成された容量性素子を含む。また、発生器システムは、段の容量性素子を選択的に放電するように構成された放電回路も含む。 Another aspect of the invention is a nanosecond pulsed electric field (nsPEF) generator system that includes a pair of electrodes configured to deliver nsPEF pulses to a patient, and a Marx generator device. The Marx generator device includes a power supply and multiple pulse generator stages. Each pulse generator stage includes a capacitive element configured to be charged by a power source and discharged through an electrode. The generator system also includes a discharge circuit configured to selectively discharge the capacitive element of the stage.

発明の別の態様は、ナノ秒パルス電場(nsPEF)発生器システムを操作する方法である。方法は、システムの1対の電極を用いて第1のnsPEFパルスを患者に送達することであって、第1のnsPEFパルスが第1の電圧を有する、送達することと、放電回路を用いて異なる充電電圧にシステムを放電することと、1対の電極を用いて患者に第2のnsPEFパルスを送達することを含む。 Another aspect of the invention is a method of operating a nanosecond pulsed electric field (nsPEF) generator system. The method is to deliver a first nsPEF pulse to a patient using a pair of electrodes in the system, the first nsPEF pulse having a first voltage, delivering and using a discharge circuit. It involves discharging the system to different charging voltages and delivering a second nsPEF pulse to the patient using a pair of electrodes.

発明の別の態様は、ナノ秒パルス電場(nsPEF)発生器システムを操作する方法である。方法は、1つ以上の電源からの電流を用いてシステムを充電電圧に充電することと、nsPEFパルスが患者に送達されると判断することと、システムの1対の電極を用いて患者にnsPEFパルスを送達することと、追加のnsPEFパルスが患者に送達されないと判断することとを含む。また、方法は、追加のnsPEFパルスが患者に送達されないと判断することに応えて、放電回路を用いて異なる充電電圧にシステムを放電することも含む。 Another aspect of the invention is a method of operating a nanosecond pulsed electric field (nsPEF) generator system. The method is to charge the system to a charging voltage using current from one or more power sources, determine that an nsPEF pulse is delivered to the patient, and use a pair of electrodes in the system to nsPEF to the patient. It involves delivering the pulse and determining that no additional nsPEF pulse will be delivered to the patient. The method also includes discharging the system to a different charging voltage using a discharge circuit in response to determining that the additional nsPEF pulse is not delivered to the patient.

実施形態に係るナノ秒パルス発生器装置を示す。The nanosecond pulse generator apparatus according to the embodiment is shown. 実施形態に係る電圧及び電流の両方のパルスプロファイルを示す。Both voltage and current pulse profiles according to the embodiment are shown. 実施形態に係る7ニードル(seven−needle)電極の斜視図を示す。The perspective view of the 7-needle (seven-needle) electrode which concerns on embodiment is shown. 実施形態に係る2極電極の斜視図を示す。The perspective view of the bipolar electrode which concerns on embodiment is shown. 実施形態に係るパルス発生器の電気概略図である。It is an electric schematic diagram of the pulse generator which concerns on embodiment. 充電モードの間の図5に示されるパルス発生器を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing the pulse generator shown in FIG. 5 during the charging mode. 充電モードの間の図5に示されるパルス発生器を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing the pulse generator shown in FIG. 5 during the charging mode. パルス発生器回路のアセンブリの電気概略図である。FIG. 5 is an electrical schematic of an assembly of a pulse generator circuit. 図7に示されるパルス発生器回路のうちの1つの電気概略図である。FIG. 7 is an electrical schematic of one of the pulse generator circuits shown in FIG. 図8に示されるパルス発生器段のうちの1つの電気概略図である。FIG. 8 is an electrical schematic of one of the pulse generator stages shown in FIG. 図9に示されるスイッチドライバのうちの1つの電気概略図である。It is an electric schematic diagram of one of the switch drivers shown in FIG. 代替スイッチ素子の電気概略図である。It is an electric schematic diagram of an alternative switch element. 変圧器の動作及びMOSFETゲートに対する制御電圧を示す波形図である。It is a waveform diagram which shows the operation of a transformer and the control voltage with respect to a MOSFET gate. 図1に示されるパルス発生器の代替電気概略図である。It is a schematic of alternative electricity of the pulse generator shown in FIG. 図1に示されるパルス発生器の代替電気概略図である。It is a schematic of alternative electricity of the pulse generator shown in FIG. 放電回路を有する図7に示されるパルス発生器回路のうちの1つの実施形態の電気概略図である。FIG. 5 is an electrical schematic of one embodiment of the pulse generator circuit shown in FIG. 7 having a discharge circuit. 放電回路段を有する図15に示されるパルス発生器段のうちの1つの実施形態の電気概略図である。FIG. 5 is an electrical schematic of an embodiment of one of the pulse generator stages shown in FIG. 15 having a discharge circuit stage. 図16のパルス発生器段で使用される放電回路段の実施形態の概略図である。It is the schematic of the embodiment of the discharge circuit stage used in the pulse generator stage of FIG. 放電回路を有するパルス発生器回路の実施形態の電気概略図である。It is an electric schematic diagram of the embodiment of the pulse generator circuit which has a discharge circuit. ピーク電源の実施形態の図である。It is a figure of the embodiment of a peak power source. 図16のパルス発生器段で使用される放電回路段の実施形態の概略図である。It is the schematic of the embodiment of the discharge circuit stage used in the pulse generator stage of FIG. 図16のパルス発生器段で使用される放電回路段の実施形態の概略図である。It is the schematic of the embodiment of the discharge circuit stage used in the pulse generator stage of FIG. 図16のパルス発生器段で使用される放電回路段の実施形態の概略図である。It is the schematic of the embodiment of the discharge circuit stage used in the pulse generator stage of FIG. 図16のパルス発生器段で使用される放電回路段の実施形態の概略図である。It is the schematic of the embodiment of the discharge circuit stage used in the pulse generator stage of FIG. パルス発生器システムを使用する方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart which shows the method of using a pulse generator system. パルス発生器システムを使用する方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart which shows the method of using a pulse generator system. パルス発生器システムを使用する方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart which shows the method of using a pulse generator system.

nsPEF治療は、がん性腫瘍細胞にアポトーシス、つまりプログラムされた細胞死を受けさせるために使用できることが示されている。試験は、腫瘍が治療後、非存在まで小さくなる場合があることを示している。薬物は必要とされない場合がある。また、被験者の免疫系が、nsPEFで治療される腫瘍の中にはない腫瘍の腫瘍細胞を含むすべての同様な腫瘍細胞を攻撃するために刺激され得ることも示されている。 It has been shown that nsPEF therapy can be used to cause cancerous tumor cells to undergo apoptosis, or programmed cell death. Studies have shown that tumors can shrink to absent after treatment. Drugs may not be needed. It has also been shown that the subject's immune system can be stimulated to attack all similar tumor cells, including tumor cells of tumors that are not among the tumors treated with nsPEF.

「腫瘍」は、被験者の上もしくは被験者の中のまたはそれ以外の場合、当該技術で既知の、任意の新生物または組織の異常な望まれない成長を含む。腫瘍は、異常な成長を示す1つ以上の細胞の集合体を含む場合がある。多くの種類の腫瘍がある。悪性腫瘍はがん性であり、悪性になる前の腫瘍は前がん状態であり、良性腫瘍は非がん性である。腫瘍の例は、良性前立腺過形成(BPH)、子宮筋腫、脾臓癌、肝臓癌、腎臓癌、結腸癌、前基底細胞癌、及びバレット食道と関連付けられた組織を含む。 "Tumor" includes the abnormal and unwanted growth of any neoplasm or tissue known in the art above or within the subject or otherwise. Tumors may contain aggregates of one or more cells that exhibit abnormal growth. There are many types of tumors. Malignant tumors are cancerous, pre-malignant tumors are precancerous, and benign tumors are non-cancerous. Examples of tumors include benign prostatic hyperplasia (BPH), uterine fibroids, spleen cancer, liver cancer, kidney cancer, colon cancer, anterior basal cell carcinoma, and tissues associated with Barrett's esophagus.

「疾病」は、がん性、前がん状態、及び良性である組織を含む、組織の異常な制御できない成長と関連付けられる被験者の中または被験者の上の任意の異常な状態、または当該技術で既知の他の疾病を含む。 "Disease" is any abnormal condition in or on a subject associated with abnormal uncontrolled growth of tissue, including cancerous, precancerous, and benign tissue, or in the art. Includes other known diseases.

腫瘍または細胞の「アポトーシス」は、順序正しくプログラムされた細胞死を含む、またはそれ以外に当該技術で既知である通りである。 Tumor or cell "apoptosis" involves or is otherwise known in the art, including orderedly programmed cell death.

腫瘍または細胞の「免疫原性アポトーシス」は、免疫系反応が後に続く、またはそれ以外に当該技術で既知である通りであるプログラムされた細胞死を含む。免疫系反応は、アポトーシスを起こした細胞がその表面でカルレティキュリンまたは別の抗原を示すときに関与していると考えられ、これは、樹枝状細胞を刺激して、標的細胞を巻き込む、標的細胞を破壊する、またはそれ以外の場合標的細胞の食作用を行わせ、標的腫瘍または標的細胞に対する特定のT細胞反応の結果的な活性化につながる。 Tumor or cell "immunogenic apoptosis" involves programmed cell death followed by an immune system response or otherwise as known in the art. The immune system response is thought to be involved when apoptotic cells show calreticulin or another antigen on their surface, which stimulates dendritic cells to involve target cells. It destroys the target cells, or otherwise causes the target cells to phagocytosis, leading to the resulting activation of certain T-cell reactions to the target tumor or target cells.

nsPEFのための10ナノ秒と900ナノ秒の間のパルス長は、免疫反応を刺激する上で効果的となるために特に研究されてきた。約100ナノ秒のパルス長は、それらが低パルス数で効果的となるために十分なエネルギーを運ぶには十分に長いが、所望される方法で効果的となるために十分に短いという点で特に興味深い。 Pulse lengths between 10 and 900 nanoseconds for nsPEF have been specifically studied to be effective in stimulating the immune response. Pulse lengths of about 100 nanoseconds are long enough to carry enough energy for them to be effective at low pulse numbers, but short enough to be effective in the desired way. Especially interesting.

「約」特定数のナノ秒の時間は、±1%、2%、3%、4%、5%、7.5%、10%、15%、20%、25%、もしくは他のパーセンテージの公差、または±0.1、±0.2、±0.3、±0.4、±0.5、±0.7、±1.0、±2.0、±3.0、±4.0、±5.0、±7.0、±10、±15、±20、±25、±30、±40、±50、±75ns等の固定公差、または期間の有効性に準拠する当該技術で許容される等の他の公差の範囲内の時間を含む。 The "about" specific number of nanosecond times is ± 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 7.5%, 10%, 15%, 20%, 25%, or some other percentage. Tolerance, or ± 0.1, ± 0.2, ± 0.3, ± 0.4, ± 0.5, ± 0.7, ± 1.0, ± 2.0, ± 3.0, ± 4 .0, ± 5.0, ± 7.0, ± 10, ± 15, ± 20, ± 25, ± 30, ± 40, ± 50, ± 75 ns, etc. Fixed tolerances, or relevant for period validity Includes time within other tolerances such as technically acceptable.

免疫系のバイオマーカは、免疫反応が患者の中でトリガされたことを確認するためにnsPEF治療の前及び/または後に測定できる。さらに、nsPEF治療は、がんを攻撃するためのCD8+T細胞(つまり、細胞傷害性T細胞)をよりうまく訓練するためにCD47−遮断抗体治療と組み合わせることができる。 Biomarkers of the immune system can be measured before and / or after nsPEF treatment to confirm that the immune response was triggered in the patient. In addition, nsPEF therapy can be combined with CD47-blocking antibody therapy to better train CD8 + T cells (ie, cytotoxic T cells) to attack cancer.

図1は、実施形態に係るナノ秒パルス発生器システムを示す。nsPEFシステム100は、電極102、フットスイッチ103、及びインタフェース104を含む。フットスイッチ103は、コネクタ106を通してハウジング105、及びハウジングの中の電子部品に接続されている。電極102は、高電圧コネクタ112を介してハウジング105及びハウジング105の中の電子部品に接続されている。また、nsPEFシステム100は、ハンドル110及び貯蔵引出し108も含む。図1の詳細A部分に示すように、nsPEFシステム100は、ホルスタ電極102をそのハンドル部分114で保持するように構成されるホルスタ116も含む。 FIG. 1 shows a nanosecond pulse generator system according to an embodiment. The nsPEF system 100 includes an electrode 102, a foot switch 103, and an interface 104. The foot switch 103 is connected to the housing 105 and the electronic components in the housing through the connector 106. The electrodes 102 are connected to the housing 105 and the electronic components in the housing 105 via the high voltage connector 112. The nsPEF system 100 also includes a handle 110 and a storage drawer 108. As shown in detail A portion of FIG. 1, the nsPEF system 100 also includes a holster 116 configured to hold the holster electrode 102 at its handle portion 114.

人間のオペレータは、例えばパルスの数、振幅、パルス持続時間、及び周波数の情報を、テンキーまたはインタフェース104のタッチスクリーンに入力する。いくつかの実施形態では、パルス幅は変えることができる。マイクロコントローラは、nsPEFシステム100の中のパルス制御要素に信号を送信する。いくつかの実施形態では、光ファイバケーブルは、nsPEF発生システム100、高電圧回路を有する金属キャビネットの内容物を外部から電気的に絶縁しながらも制御信号伝達を可能にする。システムをさらに絶縁するために、システム100は、壁のコンセントからの代わりに電池式であってよい。 A human operator inputs, for example, pulse number, amplitude, pulse duration, and frequency information into the numeric keypad or touch screen of interface 104. In some embodiments, the pulse width can be varied. The microcontroller sends a signal to the pulse control element in the nsPEF system 100. In some embodiments, the fiber optic cable allows control signal transmission while electrically insulating the contents of the nsPEF generation system 100, a metal cabinet with a high voltage circuit, from the outside. To further insulate the system, the system 100 may be battery operated instead of from a wall outlet.

図2は、実施形態に係る電圧及び電流の両方のパルスプロファイルを示す。第1のパルス及び第2のパルスのために図の上部に電圧、下部に電流があるnsPEFシステム100からの出力。第1のパルスは、約15kVの振幅、約50Aの電流、及び約15nsの持続時間を有する。第2のパルスは、約15kVの振幅、約50Aの電流、及び約30nsの持続時間を有する。係るパルスが、プレート間に4mmを有する吸引電極に送達されると、パルス発生器は、約50A及び37.5kV/cmのパルスを送達しただろう。電圧を所与として、電流は電極のタイプ及び組織抵抗に大いに依存する。 FIG. 2 shows both voltage and current pulse profiles according to the embodiment. Output from the nsPEF system 100 with voltage at the top and current at the bottom of the figure for the first and second pulses. The first pulse has an amplitude of about 15 kV, a current of about 50 A, and a duration of about 15 ns. The second pulse has an amplitude of about 15 kV, a current of about 50 A, and a duration of about 30 ns. When such a pulse was delivered to a suction electrode having 4 mm between the plates, the pulse generator would have delivered a pulse of about 50 A and 37.5 kV / cm. Given the voltage, the current is highly dependent on the electrode type and tissue resistance.

図2は、特定の例を示しているが、他のパルスプロファイルも生成されてよい。例えば、いくつかの実施形態では、パルスの立ち上がり時間及び/または立ち下がり時間は、20ns、約20ns、約25ns、約30ns、約40ns、約50ns、約60ns、約75ns未満であってよい、または75nsを超えてよい。いくつかの実施形態では、パルス電圧は、5kV、約5kV、約10kV、約15kV、約20kV、約25kV、約30kV未満であってよい、または30kVを超えてよい。いくつかの実施形態では、電流は10A、約10A、約25A、約40A、約50A、約60A、約75A、約100A、約125A、約150A、約175A、約200A未満であってよい、または200Aを超えてよい。いくつかの実施形態では、パルス持続時間は、10ns、約10ns、約15ns、約20ns、約25ns、約30ns、約40ns、約50ns、約60ns、約75ns、約100ns、約125ns、約150ns、約175ns、約200ns、約300ns、約400ns、約500ns、約750ns、約1μs、約2μs、約3μs、約4μs、約5μs未満であってよい、または5μsを超えてよい。 Although FIG. 2 shows a specific example, other pulse profiles may be generated. For example, in some embodiments, the rise and / or fall times of the pulse may be less than 20 ns, about 20 ns, about 25 ns, about 30 ns, about 40 ns, about 50 ns, about 60 ns, about 75 ns, or It may exceed 75 ns. In some embodiments, the pulse voltage may be less than 5 kV, about 5 kV, about 10 kV, about 15 kV, about 20 kV, about 25 kV, about 30 kV, or more than 30 kV. In some embodiments, the current may be less than 10A, about 10A, about 25A, about 40A, about 50A, about 60A, about 75A, about 100A, about 125A, about 150A, about 175A, about 200A, or It may exceed 200A. In some embodiments, the pulse duration is 10 ns, about 10 ns, about 15 ns, about 20 ns, about 25 ns, about 30 ns, about 40 ns, about 50 ns, about 60 ns, about 75 ns, about 100 ns, about 125 ns, about 150 ns, It may be less than or greater than about 175 ns, about 200 ns, about 300 ns, about 400 ns, about 500 ns, about 750 ns, about 1 μs, about 2 μs, about 3 μs, about 4 μs, about 5 μs, or more than 5 μs.

図3は、実施形態に係る7ニードル電極の斜視図を示す。電極300では、シース301は、7つの鋭い電極302を取り囲み、末端部に広い開口部がある。開口端部が腫瘍に当てられると、結果として生じるチャンバから、空気が真空穴304を通って排出されて、腫瘍全体または腫瘍の一部分をチャンバの中に引き込む。腫瘍は、電極の1つ以上が好ましくは腫瘍を貫通するように引き寄せられる。電極の鋭い端部は、腫瘍に穴を開けるように構成される。中心電極は1つの極性であってよく、外側の6つの電極は反対の極性であってよい。ナノパルス電場は、次いでnsPEFシステム100(図1を参照)を使用し、腫瘍に正確に印加できる。 FIG. 3 shows a perspective view of the 7-needle electrode according to the embodiment. In the electrode 300, the sheath 301 surrounds the seven sharp electrodes 302 with a wide opening at the end. When the open end is applied to the tumor, air is expelled through the vacuum hole 304 from the resulting chamber, drawing the entire tumor or part of the tumor into the chamber. The tumor is attracted so that one or more of the electrodes preferably penetrate the tumor. The sharp ends of the electrodes are configured to puncture the tumor. The center electrode may have one polarity and the six outer electrodes may have opposite polarities. The nanopulse electric field can then be applied accurately to the tumor using the nsPEF system 100 (see FIG. 1).

電極は並べられる場合があり、電極の各正極及び負極の対の一方は腫瘍の一方の側にあり、対の他方の電極は腫瘍の対向する側にある。例えば、針電極が腫瘍の一部分に穴を開ける場合等、腫瘍の相対する側面は、腫瘍の外側または腫瘍の中の領域を含む場合がある。 The electrodes may be lined up, with one pair of positive and negative electrodes on one side of the tumor and the other electrode on the pair on the opposite side of the tumor. The opposing sides of the tumor may include areas outside or inside the tumor, for example when the needle electrode punctures a portion of the tumor.

図4は、本実施形態に係る2極吸引電極を示す。電極装置400では、シース401は、チャンバの対向する側面で2つの広い電極402を取り囲む。真空穴404を通って空気が排出され、腫瘍がチャンバの中に引っ張られると、相対する電極は腫瘍にnsPEFパルスを印加する。 FIG. 4 shows a bipolar suction electrode according to the present embodiment. In the electrode device 400, the sheath 401 surrounds two wide electrodes 402 on opposite sides of the chamber. As air is expelled through the vacuum hole 404 and the tumor is pulled into the chamber, the opposing electrodes apply nsPEF pulses to the tumor.

使用される電極の性質は、おもに腫瘍の形状に依存する。また、その物理的な大きさ及び固さは、特定の電極の種類の選択で考慮に入れられる場合がある。 The nature of the electrodes used depends primarily on the shape of the tumor. Also, its physical size and hardness may be taken into account in the selection of a particular electrode type.

(Nuccitelliらに対する)米国特許第8,688,227B2号は、治療的電気療法のための他の吸引電極を基にした医療機器及びシステムを開示し、米国特許第8,688,227B2号は参照により本明細書に援用される。 US Pat. No. 8,688,227B2 (against Nuccitielli et al.) Discloses medical devices and systems based on other suction electrodes for therapeutic electrotherapy, see US Pat. No. 8,688,227B2. Incorporated herein by.

被験者に複数の腫瘍がある場合、外科医は、腫瘍の電極との適合性に基づいて治療するために単一の腫瘍を選択することができる。例えば、胃壁に隣接する腫瘍は、脊椎または脳に隣接する腫瘍よりも容易に近づきやすい場合がある。nsPEFパルスは好ましくは、影響を及ぼされる非腫瘍細胞の集団を最小限に抑えつつ、電場が可能な限り多くの腫瘍塊を通過するように印加されるため、腫瘍の2つの対向する「極」への明確な経路も選択基準であってよい。 If the subject has multiple tumors, the surgeon can select a single tumor for treatment based on the compatibility of the tumor with the electrodes. For example, a tumor adjacent to the stomach wall may be more accessible than a tumor adjacent to the spine or brain. The nsPEF pulse is preferably applied to pass through as many tumor masses as possible while minimizing the population of non-tumor cells affected, thus thus the two opposing "poles" of the tumor. A clear route to is also a selection criterion.

被験者の皮膚上またはまさに真下の腫瘍の場合、針電極は経皮的に使用できる。被験者の中のより深い位置の場合、格納式電極が、胃カメラ、気管支鏡、結腸鏡、または他の内視鏡もしくは腹腔鏡の中に収まる場合がある。例えば、患者の結腸内の腫瘍にアクセスし、結腸鏡の中の電極を使用し、治療することができる。体の中の腫瘍の場合、電極は、観血手術、腹腔鏡手術において、または他の低侵襲手術法によって使用できる。 For tumors on or just below the subject's skin, needle electrodes can be used percutaneously. For deeper positions in the subject, the retractable electrodes may fit inside a gastroscope, bronchoscope, colonoscope, or other endoscope or laparoscope. For example, a tumor in the patient's colon can be accessed and the electrodes in the colonoscope can be used and treated. For tumors in the body, the electrodes can be used in open surgery, laparoscopic surgery, or by other minimally invasive surgical procedures.

患者の食道内膜組織の部分が損傷を受けているバレット食道は、インフレータブルバルーンに設置された電極を使用し、治療できる。 Barrett's esophagus, where a portion of the patient's esophageal intima tissue is damaged, can be treated using electrodes placed on an inflatable balloon.

ナノ秒パルス発生器の実施形態は、単一ナノ秒から単一マイクロ秒の範囲で電気パルスを発生させる。パルスは、例えば容量性エネルギーリザーバまたは誘導エネルギーリザーバ内に蓄えられるエネルギーの、概してエネルギーリザーバの充電時間よりもはるかに短い期間の負荷への急速な放出によって作り出される。 Embodiments of nanosecond pulse generators generate electrical pulses in the range of single nanoseconds to single microseconds. Pulses are created, for example, by the rapid release of energy stored in a capacitive or inductive energy reservoir into a load for a period of time generally much shorter than the charging time of the energy reservoir.

従来の容量タイプのパルス発生器は、一定のパルス持続時間及びインピーダンスを提供するパルス形成ネットワークを含む。負荷の抵抗の予備知識により、負荷に一致するインピーダンスを有するパルス形成ネットワークを使用できる。しかし、より幅広い応用例のために、特に負荷抵抗が未知であるときは、インピーダンス整合の柔軟性及びパルス持続時間の変動のあるパルス発生器を有することが望ましい。係る柔軟性は、制御可能スイッチでコンデンサを切り替えることによって実施できる。この場合、コンデンサは、「電圧源」と見なすことができ、種々の負荷抵抗に適応できる。切り替えられたパルス振幅は、次いでコンデンサの電圧と同じ電圧を有する場合がある。パルス幅は、スイッチ「オン」時間により相応して決定される。 Traditional capacitive pulse generators include a pulse forming network that provides a constant pulse duration and impedance. Prior knowledge of load resistance allows the use of pulse-forming networks with impedances that match the load. However, for a wider range of applications, it is desirable to have a pulse generator with variable impedance matching and pulse duration, especially when the load resistance is unknown. Such flexibility can be achieved by switching capacitors with a controllable switch. In this case, the capacitor can be considered as a "voltage source" and can adapt to various load resistors. The switched pulse amplitude may then have the same voltage as the capacitor voltage. The pulse width is correspondingly determined by the switch "on" time.

ナノ秒パルス発生器におけるスイッチの選択は、関与する高電圧、高電流、及び高速切り替え時間のため、制限される。 The choice of switch in the nanosecond pulse generator is limited by the high voltage, high current, and fast switching times involved.

通常パルスパワー技術で使用される火花間隙スイッチは、高電圧を切り替え、高電流を伝導することができる。しかし、火花間隙スイッチは、オンにすることしかできず、伝導の中ほどで電流を停止することは不可能である。火花間隙に加えて、磁気スイッチ、真空スイッチ(例えば、サイラトロン)、及び特定の高電圧半導体スイッチ等の他のタイプの高電圧、高パワースイッチが利用できる。 Spark gap switches, commonly used in pulsed power technology, can switch high voltages and conduct high currents. However, the spark gap switch can only be turned on and it is not possible to stop the current in the middle of conduction. In addition to spark gaps, other types of high voltage, high power switches such as magnetic switches, vacuum switches (eg, thyratrons), and certain high voltage semiconductor switches are available.

磁気スイッチは、磁心の飽和に依存し、回路内で高インピーダンスから低インピーダンスに変化する。磁気スイッチは、特定の電流閾値を超えてオンにすることができるが、すべての電流が負荷によって使い果たされるまでオフにできない。 The magnetic switch depends on the saturation of the magnetic core and changes from high impedance to low impedance in the circuit. The magnetic switch can be turned on above a certain current threshold, but cannot be turned off until all the current has been exhausted by the load.

真空スイッチは、高電圧及び高補充速度の動作にとって優れたオプションであるが、磁気スイッチと同様に、真空スイッチもオンにするしかできず、所定の時間でオフにすることはできない。 Vacuum switches are a great option for high voltage and high replenishment speed operation, but like magnetic switches, vacuum switches can only be turned on and not turned off in a given amount of time.

いくつかのタイプの高電圧半導体スイッチも、検討され得る。サイリスタ及び絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)は、いくつかの実施形態で使用され得る。しかしながら、サイリスタ及びIGBTのターンオン時間は、その有用性を制限する。 Several types of high voltage semiconductor switches can also be considered. Thyristors and insulated gate bipolar transistors (IGBTs) can be used in several embodiments. However, the turn-on times of thyristors and IGBTs limit their usefulness.

金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)は、従来のパルス発生器アーキテクチャで使用されて、本明細書に説明する応用例に必要な電圧及び電流を生じさせるには不十分な最大ドレインソース間電圧定格(例えば、<1kV)及び不十分な最大ドレインソース間電流定格(例えば、<50A)を有する。MOSFETが使用されると、高振幅出力電圧を発生させるために多数の段が必要となるだろう。しかしながら、多数の段を有する従来のマルクス発生器アーキテクチャでは、マルクス発生器は、きわめて減衰されたモードの代わりに、非減衰モードに入り、オーバーシュートの損失を生じさせる。結果として、全体的な電圧効率は減少する。例えば、マルクス発生器の電圧効率は、5段で80%であるが、20段で50%まで減少する場合がある。 Metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs) are used in traditional pulse generator architectures and have a maximum drain-source voltage that is insufficient to generate the voltage and current required for the applications described herein. It has a rating (eg <1kV) and an inadequate maximum drain-source current rating (eg <50A). If MOSFETs are used, many stages will be required to generate high amplitude output voltages. However, in a traditional Marx generator architecture with many stages, the Marx generator goes into a non-attenuated mode instead of a highly attenuated mode, causing an overshoot loss. As a result, the overall voltage efficiency is reduced. For example, the voltage efficiency of a Marx generator is 80% at 5 stages, but may decrease to 50% at 20 stages.

さらに段の数が増加するにつれ、マルクス発生器のインピーダンスも増加する。これは、負荷に送達可能な総エネルギーを削減する。これは特に、低インピーダンス負荷及び長いパルスを駆動するためには好ましくない。 As the number of stages increases, so does the impedance of the Marx generator. This reduces the total energy that can be delivered to the load. This is particularly unfavorable for driving low impedance loads and long pulses.

さらに、充電抵抗器での充電損失も、段数の増加に伴い増加する。結果として、係るマルクス発生器は、高繰り返し率の動作には適していない。 Further, the charge loss in the charge resistor also increases as the number of stages increases. As a result, such Marx generators are not suitable for high repeat rate operation.

したがって、高電圧パルスを発生させるためには、単に段数を増加させることは、低効率、高インピーダンス等を含む一連の問題を引き起こす。段数と実際の出力電圧との間にはトレードオフがあるため、従来のマルクス発生器を使用することは、本明細書に説明する応用例にとって十分である高電圧パルスを発生させることはできない。 Therefore, simply increasing the number of stages in order to generate a high voltage pulse causes a series of problems including low efficiency, high impedance, and the like. Due to the trade-off between the number of stages and the actual output voltage, the use of conventional Marx generators cannot generate high voltage pulses that are sufficient for the application examples described herein.

本開示のいくつかの実施形態は、調節可能な高電圧ナノ秒パルス発生器を含む。スイッチは、例えば、1kVの電圧及び最大30Aまでの電流について定格されてよいパワーMOSFETであってよい。いくつかの実施形態では、スイッチは、1kVの電圧及び最大連続90Aまでの電流及び200Aを超えるピークについて定格されたMOSFETに電力を供給する。電圧は、マルクススイッチスタックハイブリッド回路によってスケールアップされる。各マルクス発生器段では、MOSFETの特に構成されたスタックが使用される。結果として、段ごとの充電電圧は単一スイッチの場合の定格最大値よりも大きい。 Some embodiments of the present disclosure include adjustable high voltage nanosecond pulse generators. The switch may be, for example, a power MOSFET that may be rated for a voltage of 1 kV and a current of up to 30 A. In some embodiments, the switch powers a MOSFET rated for a voltage of 1 kV and a current of up to 90 A and a peak of more than 200 A. The voltage is scaled up by the Marx switch stack hybrid circuit. Each Marx generator stage uses a specifically configured stack of MOSFETs. As a result, the charging voltage per stage is higher than the maximum rated value for a single switch.

構成の技術的な優位点は、全体的な出力電圧が、ほんの数段(例えば、≦5)で増加できる点である。結果として、多数の段を有するマルクス発生器での上述の問題は回避され、高効率、低インピーダンス、及びパルス持続時間の大きい可変性を達成できる。 The technical advantage of the configuration is that the overall output voltage can be increased in just a few steps (eg, ≦ 5). As a result, the problems described above in Marx generators with multiple stages can be avoided and high efficiency, low impedance, and high variability of pulse duration can be achieved.

また、係るアーキテクチャは、各段にただ1つのトリガ回路しか必要とされない場合があるので、はるかに容易な制御を可能にする。1つの追加の利点は、パルス発生器は低インピーダンスを有するため、高電流及び延長されたパルス持続時間を有する種々の負荷を駆動できるという点である。電流のスケールアップは、複数のマルクススイッチスタック回路を並列で結合することによって実施される。パルス持続時間は、スイッチスタックのスイッチの開閉によって制御される。 Also, such architectures allow much easier control, as only one trigger circuit may be required for each stage. One additional advantage is that the pulse generator has a low impedance, which allows it to drive a variety of loads with high current and extended pulse duration. Current scale-up is accomplished by coupling multiple Marx switch stack circuits in parallel. The pulse duration is controlled by the opening and closing of switches in the switch stack.

図5は、図1のnsPEF100の内部で使用されてよいパルス発生器回路500を示す。パルス発生器回路500は、3つのスイッチスタックによって切り替えられるマルクス発生器を含むパネルを示す。nsPEFシステムは、単一のパルス発生器回路パネルを有する場合がある。いくつかの実施形態では、nsPEFシステムは並行して複数のパネルを含む。 FIG. 5 shows a pulse generator circuit 500 that may be used inside the nsPEF 100 of FIG. The pulse generator circuit 500 shows a panel containing a Marx generator that is switched by three switch stacks. The nsPEF system may have a single pulse generator circuit panel. In some embodiments, the nsPEF system comprises multiple panels in parallel.

回路500は3つの段−510、520、及び530を含む。いくつかの実施形態では、別の段数が使用される。例えば、いくつかの実施形態では、2段、4段、5段、6段、7段、8段、9段、または10段が使用される。段510は、抵抗器512及び514、コンデンサ515、ならびにスイッチスタック516を含む。同様に、段520は、抵抗器522及び524、コンデンサ525、ならびにスイッチスタック526を含み、段530は、抵抗器532及び534、コンデンサ535、ならびにスイッチスタック536を含む。これらの要素のそれぞれは、段510の対応する要素に類似する構造及び機能性を有する。 The circuit 500 includes three stages-510, 520, and 530. In some embodiments, different numbers of stages are used. For example, in some embodiments, two-stage, four-stage, five-stage, six-stage, seven-stage, eight-stage, nine-stage, or ten-stage is used. Stage 510 includes resistors 512 and 514, capacitors 515, and switch stack 516. Similarly, stage 520 includes resistors 522 and 524, capacitors 525, and switch stack 526, and stage 530 includes resistors 532 and 534, capacitors 535, and switch stack 536. Each of these elements has a structure and functionality similar to the corresponding element in stage 510.

段510は、第1の及び第2の入力電圧入力端子511及び513、ならびに第1の及び第2の電圧出力端子517及び518を有する。段520は、第1の及び第2の入力電圧入力端子521及び523、ならびに第1の及び第2の電圧出力端子527及び528を有する。段530は、第1の及び第2の入力電圧入力端子531及び533、ならびに第1の及び第2の電圧出力端子537及び538を有する。 Stage 510 has first and second input voltage input terminals 511 and 513, and first and second voltage output terminals 517 and 518. The stage 520 has first and second input voltage input terminals 521 and 523, and first and second voltage output terminals 527 and 528. Stage 530 has first and second input voltage input terminals 531 and 533, and first and second voltage output terminals 537 and 538.

段510の第1の及び第2の電圧入力端子511及び513は、それぞれ第1の及び第2の電源入力端子V1及びV2に接続される。段510の第1の及び第2の電圧出力端子517及び518は、それぞれ段520の第1の及び第2の電圧入力端子521及び523に接続される。段520の第1の及び第2の電圧出力端子527及び528は、それぞれ段530の第1の及び第2の電圧入力端子531及び533に接続される。段530の第2の電圧出力端子538及び段510の第2の電圧入力端子513は、それぞれ第1の及び第2の電力出力端子VO1及びVO2に接続される。 The first and second voltage input terminals 511 and 513 of the stage 510 are connected to the first and second power input terminals V1 and V2, respectively. The first and second voltage output terminals 517 and 518 of the stage 510 are connected to the first and second voltage input terminals 521 and 523 of the stage 520, respectively. The first and second voltage output terminals 527 and 528 of the stage 520 are connected to the first and second voltage input terminals 531 and 533 of the stage 530, respectively. The second voltage output terminal 538 of the stage 530 and the second voltage input terminal 513 of the stage 510 are connected to the first and second power output terminals VO1 and VO2, respectively.

パルス発生器回路500は、充電モードで及び放電モードで動作する。図6Aに関して以下により詳細に説明する充電モード中、コンデンサ515、525、及び535は、第1の及び第2の電源入力端子V1及びV2から受け取られる電流によって充電電圧に充電される。図6Bに関して以下により詳細に説明する放電モード中、コンデンサ515、525、及び535は、第1の電力出力端子VO1及びVO2を横切って接続された負荷(不図示)に電流を提供するために放電される。 The pulse generator circuit 500 operates in charge mode and discharge mode. During the charging mode described in more detail below with respect to FIG. 6A, the capacitors 515, 525, and 535 are charged to charging voltage by the currents received from the first and second power input terminals V1 and V2. During the discharge mode described in more detail below with respect to FIG. 6B, the capacitors 515, 525, and 535 discharge to provide current to loads (not shown) connected across the first power output terminals VO1 and VO2. Will be done.

図6Aは、充電中のパルス発生器回路500を示す。第1の及び第2の入力電圧は、第1の及び第2の電源入力端子V1及びV2にそれぞれ印加される。一方、スイッチスタック516、526、及び536のそれぞれは非導電性であるまたは開いており、一方第1の及び第2の電力出力端子は、負荷(不図示)から切断されてよい。スイッチスタック516、526、及び536のそれぞれは開いているため、実質的には電流はそこを通らず、それらは図6Aで開回路として表される。充電モード中、コンデンサ515、525、及び535のそれぞれは、抵抗器512、522、532、534、524、及び514を通って第1の入力電圧と第2の入力電圧の差異に等しい電圧までまたは電圧に向けて流れる電流によって充電電圧に充電される。 FIG. 6A shows the pulse generator circuit 500 during charging. The first and second input voltages are applied to the first and second power input terminals V1 and V2, respectively. On the other hand, the switch stacks 516, 526, and 536 are non-conductive or open, respectively, while the first and second power output terminals may be disconnected from the load (not shown). Since each of the switch stacks 516, 526, and 536 is open, virtually no current passes through them, and they are represented as open circuits in FIG. 6A. During charging mode, capacitors 515, 525, and 535 each pass through resistors 512, 522, 532, 534, 524, and 514 to a voltage equal to the difference between the first and second input voltages, or The charging voltage is charged by the current flowing toward the voltage.

スイッチスタック516、526、及び536のスイッチのそれぞれは、超えるべきでなない絶縁破壊電圧を有する。しかしながら、スイッチは直列で接続されるため、コンデンサ515、525、及び535は、個々のスイッチの絶縁破壊電圧よりも大幅に大きい電圧に充電されてよい。例えば、スイッチの絶縁破壊電圧は1kVであってよく、コンデンサ515、525、及び535は、各スイッチスタックで5つ以上のスイッチが使用されるとき、5kVの電圧に充電されてよい。 Each of the switches in the switch stacks 516, 526, and 536 has a breakdown voltage that should not be exceeded. However, since the switches are connected in series, the capacitors 515, 525, and 535 may be charged to a voltage significantly greater than the breakdown voltage of the individual switches. For example, the breakdown voltage of the switches may be 1 kV, and the capacitors 515, 525, and 535 may be charged to a voltage of 5 kV when five or more switches are used in each switch stack.

例えば、第1の及び第2の入力電圧は、それぞれ5kV及び0Vであってよい。係る例では、コンデンサ515、525、及び535のそれぞれは、5kVに等しい電圧までまたは電圧に向けて充電される。いくつかの実施形態では、第1の入力電圧と第2の入力電圧の差異は、10kV未満に制限される。 For example, the first and second input voltages may be 5 kV and 0 V, respectively. In such an example, the capacitors 515, 525, and 535 are each charged to a voltage equal to or towards a voltage of 5 kV. In some embodiments, the difference between the first input voltage and the second input voltage is limited to less than 10 kV.

図6Bは、放電モード中のパルス発生器回路500を示す。第1の電源入力端子V1は、第1の入力電圧から切断されてよい。いくつかの実施形態では、第1の電源入力端子V1は、第1の入力電圧に接続されたままである。第2の電源入力端子V2は、第2の入力電圧に接続されたままである。さらに、スイッチスタック516、526、及び536のそれぞれは、導電性であるまたは閉じられている。スイッチスタック516、526、及び536のそれぞれが閉じられているため、電流はそこを通って流れ、それらは図6Bで導線として表される。結果として、電源入力端子V2から電力出力端子VO1への低インピーダンス電気経路が、スイッチスタック516、コンデンサ515、スイッチスタック526、コンデンサ525、スイッチスタック536、及びコンデンサ535によって形成される。その結果として、電力出力端子VO1及びVO2での電圧間の差異は、段の数(この例では3)に第1の入力電圧と第2の入力電圧の差異をかけたものに等しい。 FIG. 6B shows the pulse generator circuit 500 in discharge mode. The first power input terminal V1 may be disconnected from the first input voltage. In some embodiments, the first power input terminal V1 remains connected to the first input voltage. The second power input terminal V2 remains connected to the second input voltage. In addition, each of the switch stacks 516, 526, and 536 is conductive or closed. Since each of the switch stacks 516, 526, and 536 is closed, current flows through them, which are represented as leads in FIG. 6B. As a result, a low impedance electrical path from the power input terminal V2 to the power output terminal VO1 is formed by the switch stack 516, the capacitor 515, the switch stack 526, the capacitor 525, the switch stack 536, and the capacitor 535. As a result, the difference between the voltages at the power output terminals VO1 and VO2 is equal to the number of stages (3 in this example) multiplied by the difference between the first input voltage and the second input voltage.

第1の入力電圧及び第2の入力電圧がそれぞれ5KV及び0Vである場合、15kVの電圧差が、電力出力端子VO1及びVO2全体で生じる。 When the first input voltage and the second input voltage are 5 KV and 0 V, respectively, a voltage difference of 15 kV occurs in the entire power output terminals VO1 and VO2.

図7は、図1のnsPEFシステム100の内部で使用されてよい代替のパルス発生器回路700を示す。このパルス発生器は、並列のパネルを含む。パネルの数は、システムが異なる量の電流及び電力を発生させることを可能にするために調整できる。 FIG. 7 shows an alternative pulse generator circuit 700 that may be used inside the nsPEF system 100 of FIG. This pulse generator includes parallel panels. The number of panels can be adjusted to allow the system to generate different amounts of current and power.

パルス発生器回路700は、入力ポートVin全体で入力パルスを受け取り、受け取った入力パルスに応えて出力ポートVoutを全体で出力パルスを発生させる。 The pulse generator circuit 700 receives an input pulse in the entire input port Vin, and generates an output pulse in the entire output port Vout in response to the received input pulse.

パルス発生器回路700は、複数のパネルまたはパルス発生器回路710、720、730、及び740を含む。また、パルス発生器回路700は、ドライバ750も含む。本実施形態では、4つのパルス発生回路が使用される。代替実施形態では、より少ないまたはより多いパルス発生器回路が使用される。例えば、いくつかの実施形態では、2つの、3つの、5つの、6つの、7つの、8つの、9つの、10の、または別の数のパルス発生器回路が使用される。 The pulse generator circuit 700 includes a plurality of panels or pulse generator circuits 710, 720, 730, and 740. The pulse generator circuit 700 also includes a driver 750. In this embodiment, four pulse generation circuits are used. In alternative embodiments, fewer or more pulse generator circuits are used. For example, in some embodiments, two, three, five, six, seven, eight, nine, ten, or another number of pulse generator circuits are used.

パルス発生器回路710、720、730、及び740のそれぞれは、本明細書に説明する他のパルス発生器回路に類似する特性を有してよい。例えば、各パルス発生器回路710、720、730、及び740は、図5、図6A、及び図6Bに関して上述したパルス発生器回路500に類似する特性を有してよい。 Each of the pulse generator circuits 710, 720, 730, and 740 may have properties similar to those of the other pulse generator circuits described herein. For example, each pulse generator circuit 710, 720, 730, and 740 may have properties similar to the pulse generator circuit 500 described above with respect to FIGS. 5, 6A, and 6B.

パルス発生器回路710、720、730、及び740のそれぞれは、正の及び負のDC入力端子、正の及び負の制御入力端子、ならびに正の及び負の出力端子を有し、正の及び負の制御入力端子全体で印加される駆動信号パルスに応えて正の及び負の出力端子全体で出力電圧パルスを発生させるように構成される。また、出力電圧パルスは、正の及び負のDC電源入力端子全体で受け取られた電圧に基づいている。 Each of the pulse generator circuits 710, 720, 730, and 740 has positive and negative DC input terminals, positive and negative control input terminals, and positive and negative output terminals, positive and negative. It is configured to generate output voltage pulses across the positive and negative output terminals in response to drive signal pulses applied across the control input terminals of. Also, the output voltage pulse is based on the voltage received across the positive and negative DC power input terminals.

駆動信号パルスは、増幅器回路751、コンデンサ752、及び変圧器753を含むドライバ750によって導体756及び758全体で発生する。いくつかの実施形態では、ドライバ750は、クランプ回路754も含む。 Drive signal pulses are generated across conductors 756 and 758 by a driver 750 that includes an amplifier circuit 751, a capacitor 752, and a transformer 753. In some embodiments, the driver 750 also includes a clamp circuit 754.

ドライバ750は、入力ポートVinで入力信号パルスを受け取り、入力信号パルスに応えて導体756及び758全体で駆動信号パルスを発生させる。増幅器回路751は、入力信号パルスを受け取り、低周波信号及びDC信号を遮るコンデンサ752を通して変圧器753を駆動する。増幅器回路751によって駆動されるのに応えて、変圧器753は、導体756及び758全体で出力電圧パルスを発生させ、これにより出力電圧パルスの持続時間は、入力ポートVinでの入力信号パルスの持続時間に等しいまたは実質的に等しい(例えば、10%または1%以内)。 The driver 750 receives an input signal pulse at the input port Vin and generates a drive signal pulse in the entire conductors 756 and 758 in response to the input signal pulse. The amplifier circuit 751 receives the input signal pulse and drives the transformer 753 through a capacitor 752 that blocks the low frequency signal and the DC signal. In response to being driven by the amplifier circuit 751, the transformer 753 generates an output voltage pulse across the conductors 756 and 758, whereby the duration of the output voltage pulse is the duration of the input signal pulse at the input port Vin. Equal to or substantially equal to time (eg, within 10% or 1%).

いくつかの実施形態では、クランプ回路754は、それ以外の場合共鳴によって引き起こされる場合がある電位信号を少なくとも減衰するために含まれる。クランプ回路754は、任意の電流反転のために短絡経路を提供する並列ダイオードを含み、クランプ回路754に接続された構成要素全体で最大電圧をクランプする。 In some embodiments, the clamp circuit 754 is included to at least attenuate the potential signal that would otherwise be caused by resonance. The clamp circuit 754 includes a parallel diode that provides a short circuit path for any current reversal and clamps the maximum voltage across the components connected to the clamp circuit 754.

いくつかの実施形態では、変圧器753は1:1の巻数比を有する。代替実施形態では、異なる巻数比が使用される。 In some embodiments, the transformer 753 has a 1: 1 turn ratio. In alternative embodiments, different turns ratios are used.

パルス発生器回路710、720、730、及び740は、正の及び負の制御入力端子全体でドライバ750から電圧パルスを受け取り、ドライバ750から受け取った電圧パルスに応えて正の及び負の出力端子全体で対応する電圧パルスを発生させる。正の及び負の出力端子全体で発生した電圧パルスは、ドライバ750から受け取った電圧パルスの持続時間に等しいまたは実質的に等しい(例えば、10%または1%以内)持続時間を有する。 The pulse generator circuits 710, 720, 730, and 740 receive voltage pulses from the driver 750 across the positive and negative control input terminals, and the entire positive and negative output terminals in response to the voltage pulses received from the driver 750. Generates the corresponding voltage pulse with. The voltage pulses generated across the positive and negative output terminals have a duration equal to or substantially equal to (eg, within 10% or 1%) the duration of the voltage pulse received from the driver 750.

本実施形態では、パルス発生器回路710、720、730、及び740の負の出力端子は、パルス発生器回路700の出力ポートVoutの負のVout端子に直接的に接続される。さらに、本実施形態では、パルス発生器回路710、720、730、及び740の正の出力端子は、それぞれダイオード715、725、735、及び745を通してパルス発生器回路700の出力ポートVoutの正のVout端子に接続される。ダイオード715、725、735、及び745は、互いからパルス発生器回路710、720、730、及び740を切り離す。結果として、それ以外の場合発生するだろう干渉及び関連付けられたパルス外乱は大幅に排除される。例えば、ダイオード715、725、735、及び745は、切り替えが完全に同期していない場合、パルス発生回路710、720、730、及び740の1つからパルス発生器回路710、720、730、及び740の別の回路への電流を妨げる。また、ダイオード715、725、735、及び745は、パルス発生器回路710、720、730、及び740が充電中、パルス発生器回路710、720、730、及び740から流れる電流を妨げる。 In this embodiment, the negative output terminals of the pulse generator circuits 710, 720, 730, and 740 are directly connected to the negative Vout terminals of the output port Vout of the pulse generator circuit 700. Further, in this embodiment, the positive output terminals of the pulse generator circuits 710, 720, 730, and 740 are positive Vouts of the output port Vout of the pulse generator circuit 700 through the diodes 715, 725, 735, and 745, respectively. Connected to the terminal. The diodes 715, 725, 735, and 745 disconnect the pulse generator circuits 710, 720, 730, and 740 from each other. As a result, the interference and associated pulse disturbances that would otherwise occur are largely eliminated. For example, diodes 715, 725, 735, and 745 can be from one of the pulse generator circuits 710, 720, 730, and 740 to the pulse generator circuits 710, 720, 730, and 740 if the switching is not perfectly synchronized. Interfere with the current to another circuit. Also, the diodes 715, 725, 735, and 745 interfere with the current flowing from the pulse generator circuits 710, 720, 730, and 740 while the pulse generator circuits 710, 720, 730, and 740 are charging.

本実施形態では、ダイオード715、725、735、及び745は、それぞれ単一のダイオードを含む。代替の実施形態では、ダイオード715、725、735、及び745はそれぞれ、直列で接続されたダイオードの少なくとも電圧定格に基づいて直接に接続された複数のダイオードを含む。 In this embodiment, the diodes 715, 725, 735, and 745 each include a single diode. In an alternative embodiment, the diodes 715, 725, 735, and 745 each include a plurality of diodes directly connected based on at least the voltage rating of the diodes connected in series.

本実施形態では、ダイオード715、725,735、及び745は、本実施形態でのパルス発生器回路710、720、730、及び740が、負のパルスを発生させるように構成されているので、出力ポートVoutの正の端子からパルス発生器回路710、720、730、及び740に向かって電流を伝導するように接続される。パルス発生器回路が正のパルスを発生させるように構成される代替実施形態では、ダイオードは、パルス発生回路から出力ポートの正の端子に電流を伝導するように同様に接続される。 In this embodiment, the diodes 715, 725, 735, and 745 are output because the pulse generator circuits 710, 720, 730, and 740 in this embodiment are configured to generate negative pulses. It is connected to conduct current from the positive terminal of the port Vout towards the pulse generator circuits 710, 720, 730, and 740. In an alternative embodiment in which the pulse generator circuit is configured to generate a positive pulse, the diode is similarly connected to conduct current from the pulse generator circuit to the positive terminal of the output port.

図8は、図7のパルス発生器回路1000のパルス発生器回路710、720、730、及び740のために使用されてよいパルス発生器回路800を示す。 FIG. 8 shows a pulse generator circuit 800 that may be used for the pulse generator circuits 710, 720, 730, and 740 of the pulse generator circuit 1000 of FIG.

パルス発生器回路800は、入力ポートVin全体で入力パルスを受け取り、受け取った入力パルスに応えて出力ポートVout全体で出力パルスを発生させる。 The pulse generator circuit 800 receives an input pulse in the entire input port Vin, and generates an output pulse in the entire output port Vout in response to the received input pulse.

パルス発生器回路800は、複数のパルス発生器段810、820、及び830を含む。本実施形態では、パルス発生器回路700は、ドライバ850、及び任意選択の共通モードチョーク815、825、及び835も含む。 The pulse generator circuit 800 includes a plurality of pulse generator stages 810, 820, and 830. In this embodiment, the pulse generator circuit 700 also includes a driver 850 and an optional common mode chokes 815, 825, and 835.

パルス発生器段810、820、及び830のそれぞれは、本明細書に説明する他のパルス発生器段に類似する特性を有してよい。例えば、各パルス発生器段810、820、及び830は、図5、図6A、及び図6Bに関して上述したパルス発生器回路500の段510、520、及び530に類似する特性を有してよい。いくつかの実施形態では、より少ないまたはより多いパルス発生器段が使用されてよい。 Each of the pulse generator stages 810, 820, and 830 may have properties similar to those of the other pulse generator stages described herein. For example, each pulse generator stage 810, 820, and 830 may have properties similar to the stages 510, 520, and 530 of the pulse generator circuit 500 described above with respect to FIGS. 5, 6A, and 6B. In some embodiments, fewer or more pulse generator stages may be used.

パルス発生器段810、820、及び830のそれぞれは、正の及び負のトリガ入力端子、正の及び負の電力DC入力端子、ならびに正の及び負のVo出力端子を有し、正の及び負のトリガ入力端子全体で印加された駆動信号パルスに応えて、正の及び負のVo出力端子全体で出力電圧パルスを発生させるように構成される。また、出力電圧パルスは、それぞれ正の及び負の電力DC入力端子で受け取られる電圧V1及びV2にも基づいている。 Each of the pulse generator stages 810, 820, and 830 has positive and negative trigger input terminals, positive and negative power DC input terminals, and positive and negative Vo output terminals, positive and negative. In response to the drive signal pulse applied to the entire trigger input terminal of, the output voltage pulse is generated in the entire positive and negative Vo output terminals. The output voltage pulses are also based on the voltages V1 and V2 received at the positive and negative power DC input terminals, respectively.

本実施形態では、パルス発生器段830の負のVi入力端子は、パルス発生器回路800の出力ポートVoutの負の端末と接続される。さらに、本実施形態では、パルス発生器段810の負のVo出力端子は、パルス発生器回路800の出力ポートVoutの正の端子と接続される。 In this embodiment, the negative Vi input terminal of the pulse generator stage 830 is connected to the negative terminal of the output port Vout of the pulse generator circuit 800. Further, in the present embodiment, the negative Vo output terminal of the pulse generator stage 810 is connected to the positive terminal of the output port Vout of the pulse generator circuit 800.

さらに、示されるように、パルス発生器830の正のVo出力端子は、パルス発生器820の正のVi入力端子と接続され、パルス発生器830の負のVo出力端子はパルス発生器820の負のVi入力端子と接続される。さらに、パルス発生器820の正のVo出力端子は、パルス発生器810の正のVi入力端子と接続され、パルス発生器820の負のVo出力端子は、パルス発生器810の負のVi入力端子と接続される。 Further, as shown, the positive Vo output terminal of the pulse generator 830 is connected to the positive Vi input terminal of the pulse generator 820, and the negative Vo output terminal of the pulse generator 830 is the negative of the pulse generator 820. It is connected to the Vi input terminal of. Further, the positive Vo output terminal of the pulse generator 820 is connected to the positive Vi input terminal of the pulse generator 810, and the negative Vo output terminal of the pulse generator 820 is the negative Vi input terminal of the pulse generator 810. Is connected with.

パルス発生器段810、820、及び830のための駆動信号パルスは、増幅器回路851、コンデンサ852、及び変圧器853を含むドライバ850によって導体856及び858全体で発生させられる。いくつかの実施形態では、ドライバ850は、クランプ回路854も含む。 Drive signal pulses for pulse generator stages 810, 820, and 830 are generated across conductors 856 and 858 by a driver 850 that includes an amplifier circuit 851, a capacitor 852, and a transformer 853. In some embodiments, the driver 850 also includes a clamp circuit 854.

ドライバ850は、図7に上述したように、導体756及び758に接続される入力ポートVinで入力信号パルスを受け取る。ドライバ850は、入力信号パルスに応えて導体856及び858全体で駆動信号パルスを発生させる。増幅器回路851は入力信号パルスを受け取り、低周波信号及びDC信号を削減するまたは遮るコンデンサ852を通して変圧器853を駆動する。増幅器回路851によって駆動されることに応えて、変圧器853は導体756及び758全体で出力電圧パルスを発生させ、これにより出力電圧パルスの持続時間は、入力ポートVinでの入力信号パルスの持続時間に等しいまたは実質的に等しい(例えば、10%または1%以内)。 The driver 850 receives an input signal pulse at the input port Vin connected to the conductors 756 and 758, as described above in FIG. The driver 850 generates a drive signal pulse over the conductors 856 and 858 in response to the input signal pulse. The amplifier circuit 851 receives the input signal pulse and drives the transformer 853 through a capacitor 852 that reduces or blocks low frequency and DC signals. In response to being driven by the amplifier circuit 851, the transformer 853 generates an output voltage pulse across the conductors 756 and 758, whereby the duration of the output voltage pulse is the duration of the input signal pulse at the input port Vin. Equal to or substantially equal to (eg, within 10% or 1%).

いくつかの実施形態では、クランプ回路854は、それ以外の場合共鳴によって引き起こされる場合がある電位信号を少なくとも減衰するために含まれる。クランプ回路854は、任意の電流反転のために短絡経路を提供する並列ダイオードを含み、クランプ回路854に接続された構成要素全体で最大電圧をクランプする。 In some embodiments, the clamp circuit 854 is included to at least attenuate the potential signal that would otherwise be caused by resonance. The clamp circuit 854 includes a parallel diode that provides a short circuit path for any current reversal and clamps the maximum voltage across the components connected to the clamp circuit 854.

いくつかの実施形態では、変圧器853は1:1の巻数比を有する。代替実施形態では、異なる巻数比が使用される。 In some embodiments, the transformer 853 has a 1: 1 turn ratio. In alternative embodiments, different turns ratios are used.

パルス発生器段810、820、及び830のそれぞれは、例えば高周波信号が、高電圧パルス発生器段810、820、及び830から結合するのを遮る対応するチョーク815、825、または835を通してドライバ850から電圧パルスを受け取る。電圧パルスは、正の及び負のトリガ入力端子で受け取られ、パルス発生器段810、820、及び830はそれぞれ、ドライバ850から受け取った電圧パルスに応えて、正の及び負のVo出力端子全体で対応する電圧パルスを発生させる。正の及び負のVo出力端子全体で発生する電圧パルスは、ドライバ850から受け取った電圧パルスの持続時間に等しいまたは実質的に等しい(例えば、10%または1%以内)持続時間を有する。 Each of the pulse generator stages 810, 820, and 830, for example, from the driver 850 through a corresponding choke 815, 825, or 835 that blocks high frequency signals from coupling from the high voltage pulse generator stages 810, 820, and 830. Receives a voltage pulse. The voltage pulses are received at the positive and negative trigger input terminals, and the pulse generator stages 810, 820, and 830 respond to the voltage pulses received from the driver 850, respectively, at the entire positive and negative Vo output terminals. Generate the corresponding voltage pulse. The voltage pulses generated across the positive and negative Vo output terminals have a duration equal to or substantially equal to (eg, within 10% or 1%) the duration of the voltage pulse received from the driver 850.

図9は、図8に示すパルス発生器回路800のパルス発生器段810、820、及び830のうちの1つとして使用されてよいパルス発生器段900を示す。 FIG. 9 shows a pulse generator stage 900 that may be used as one of the pulse generator stages 810, 820, and 830 of the pulse generator circuit 800 shown in FIG.

パルス発生器段900は、入力ポートトリガ入力全体でトリガパルスを受け取り、受け取ったトリガパルスに応えて出力ポートVoutで出力電圧を発生させる。また、出力電圧は、電力入力端子V1及びV2で受け取った電圧に基づいて発生する。パルス発生器段900は、複数のスイッチドライバ950を含む。また、パルス発生器段900は、スイッチスタック910、コンデンサ920、ならびに抵抗器930及び940も含む。 The pulse generator stage 900 receives a trigger pulse in the entire input port trigger input, and generates an output voltage at the output port Vout in response to the received trigger pulse. Further, the output voltage is generated based on the voltage received at the power input terminals V1 and V2. The pulse generator stage 900 includes a plurality of switch drivers 950. The pulse generator stage 900 also includes a switch stack 910, capacitors 920, and resistors 930 and 940.

スイッチドライバ950は、以下にさらに詳細に説明するように、トリガパルスを受け取り、受け取ったトリガパルスに応えてスイッチスタック910のスイッチのために制御信号を発生させるように構成される。制御信号のそれぞれは、駆動されているスイッチに特有の電圧に参照される。したがって、第1のスイッチは、第1の電圧と第2の電圧の間の制御信号パルスを受け取り、第2のスイッチは、第3の電圧と第4の電圧の間の制御信号パルスを受け取り、第1の、第2の、第3の、及び第4の電圧のそれぞれは異なる。いくつかの実施形態では、第1の電圧と第2の電圧の差異は、第3の電圧と第4の電圧の差異と実質的に同じである。 The switch driver 950 is configured to receive a trigger pulse and generate a control signal for the switch in the switch stack 910 in response to the received trigger pulse, as described in more detail below. Each of the control signals is referred to a voltage specific to the switch being driven. Therefore, the first switch receives the control signal pulse between the first voltage and the second voltage, and the second switch receives the control signal pulse between the third voltage and the fourth voltage. Each of the first, second, third, and fourth voltages is different. In some embodiments, the difference between the first voltage and the second voltage is substantially the same as the difference between the third voltage and the fourth voltage.

スイッチスタック910、コンデンサ920、ならびに抵抗器930及び940は、図8に関して上述したパルス発生器回路800の他のパルス発生器段の対応する要素と協調して機能して、パルス発生器回路800の正の及び負のVo出力端子全体で電圧パルスを発生させる。これらの要素は、例えば、図5、図6A、及び図6Bに示すパルス発生器回路500に関して上述した対応する要素として例えば協調して機能してよい。例えば、これらの要素は、電力入力端子V1及びV2に印加された電圧に、及びスイッチスタック910のスイッチに印加された制御信号に応えてパルス発生器回路800の正の及び負のVo出力端子全体で電圧パルスを発生させるために協調してよい。 The switch stack 910, the capacitors 920, and the resistors 930 and 940 work in concert with the corresponding elements of the other pulse generator stages of the pulse generator circuit 800 described above with respect to FIG. 8 of the pulse generator circuit 800. Generate voltage pulses across the positive and negative Vo output terminals. These elements may function, for example, in concert as the corresponding elements described above with respect to the pulse generator circuit 500 shown in FIGS. 5, 6A and 6B, for example. For example, these elements are the entire positive and negative Vo output terminals of the pulse generator circuit 800 in response to the voltage applied to the power input terminals V1 and V2 and the control signal applied to the switch of the switch stack 910. May be coordinated to generate a voltage pulse at.

制御信号は、駆動の複数の段を通して図7に示すパルス発生器回路700の入力ポートVin全体で受け取られた入力パルスに応えて発生するため、制御信号は、パルス発生器回路700のスイッチスタックのスイッチのすべてを、実質的に同時にオンにし、オフにする。例えば、パルス発生器回路700の入力ポートVinで受け取られる、例えば100nsの持続時間を有する15Vの入力パルスは、パルス発生器回路700に、約100nsの持続時間を有する高電圧(例えば、約15kV)出力パルスを発生させてよい。同様に、例えばパルス発生器回路700の入力ポートVinで受け取られた、5μsの持続時間を有する15Vの入力パルスは、パルス発生器回路700に、約5μsの持続時間を有する高電圧(例えば、約15kV)出力パルスを発生させてよい。したがって、高電圧出力パルスの持続時間は、入力パルスの選択された持続時間と実質的に同じである。 Since the control signal is generated in response to the input pulse received by the entire input port Vin of the pulse generator circuit 700 shown in FIG. 7 through the plurality of stages of drive, the control signal is generated in the switch stack of the pulse generator circuit 700. Turn on and off virtually all of the switches at the same time. For example, a 15 V input pulse received at the input port Vin of the pulse generator circuit 700, eg, with a duration of 100 ns, is a high voltage (eg, about 15 kV) with a duration of about 100 ns to the pulse generator circuit 700. An output pulse may be generated. Similarly, a 15 V input pulse with a duration of 5 μs received, for example, at the input port Vin of the pulse generator circuit 700, has a high voltage (eg, about 5 μs) with a duration of about 5 μs in the pulse generator circuit 700. 15 kV) An output pulse may be generated. Therefore, the duration of the high voltage output pulse is substantially the same as the selected duration of the input pulse.

図10は、図9に示すスイッチドライバのうちの1つとして使用されてよいスイッチドライバ1000を示す。 FIG. 10 shows a switch driver 1000 that may be used as one of the switch drivers shown in FIG.

スイッチドライバ1000は、入力ポートVin全体でトリガパルスを受け取り、受け取ったトリガパルスに応えて出力ポートVoutで制御信号パルスを発生させる。スイッチドライバ1000は、増幅器回路1010、コンデンサ1020、及び変圧器1030を含む。いくつかの実施形態では、スイッチドライバ1000は、クランプ回路1070も含む。 The switch driver 1000 receives a trigger pulse in the entire input port Vin, and generates a control signal pulse in the output port Vout in response to the received trigger pulse. The switch driver 1000 includes an amplifier circuit 1010, a capacitor 1020, and a transformer 1030. In some embodiments, the switch driver 1000 also includes a clamp circuit 1070.

増幅器回路1010はトリガパルスを受け取り、低周波信号及びDC信号を削減するまたは遮るコンデンサ1020を通して変圧器1030を駆動する。増幅器回路1010によって駆動されることに応えて、変圧器1030は出力ポートVoutで制御信号パルスを発生させ、これにより制御信号パルスの持続時間は、入力ポートVinでのトリガパルスの持続時間に等しいまたは実質的に等しい(例えば、10%または1%以内)。 The amplifier circuit 1010 receives a trigger pulse and drives the transformer 1030 through a capacitor 1020 that reduces or blocks low frequency and DC signals. In response to being driven by the amplifier circuit 1010, the transformer 1030 generates a control signal pulse at the output port Vout, which causes the duration of the control signal pulse to be equal to or equal to the duration of the trigger pulse at the input port Vin. Substantially equal (eg, within 10% or 1%).

いくつかの実施形態では、増幅器回路1010は、複数の増幅器集積回路を含む。例えば、電流駆動機能の増加のために、複数の増幅器集積回路は並列で接続されて、増幅器回路1010を形成してよい。例えば、2つ、3つ、4つ、5つ、6つ、7つ、8つ、または別の数の増幅器集積回路が使用されてよい。 In some embodiments, the amplifier circuit 1010 includes a plurality of amplifier integrated circuits. For example, in order to increase the current drive function, a plurality of amplifier integrated circuits may be connected in parallel to form the amplifier circuit 1010. For example, two, three, four, five, six, seven, eight, or another number of amplifier integrated circuits may be used.

いくつかの実施形態では、クランプ回路1070は、それ以外の場合共鳴によって引き起こされる場合がある電位信号を少なくとも減衰するために含まれる。クランプ回路1070は、任意の電流反転のために短絡回路を提供する並列ダイオードを含み、また、クランプ回路1070に接続された構成要素全体で最大電圧をクランプする。 In some embodiments, the clamp circuit 1070 is included to at least attenuate the potential signal that would otherwise be caused by resonance. The clamp circuit 1070 includes a parallel diode that provides a short circuit for any current inversion and also clamps the maximum voltage across the components connected to the clamp circuit 1070.

いくつかの実施形態では、ドライバ750、850、及び1000は、マルクス発生器用の電源から隔離されるDC−DC電力モジュールから電力を受け取る。これは、接地結合の遮断を保証する。 In some embodiments, the drivers 750, 850, and 1000 receive power from a DC-DC power module that is isolated from the power source for the Marx generator. This guarantees a break in the ground connection.

いくつかの実施形態では、変圧器1030は、1:1の巻数比を有する。代替の実施形態では、異なる巻数比が使用される。 In some embodiments, the transformer 1030 has a 1: 1 turn ratio. In alternative embodiments, different turns ratios are used.

いくつかの実施形態では、非常に高速の切り替えを達成するために、変圧器1030は、一次巻線で5巻き未満、及び二次巻線で5巻き未満を有する。例えば、いくつかの実施形態では、変圧器1030は、一次巻線及び二次巻線のそれぞれで1巻き、2巻き、3巻き、または4巻きを有する。いくつかの実施形態では、変圧器1030は、例えば、一次巻線及び二次巻線での1/2巻き等、完全な1回転未満を有する。一次巻線及び二次巻線のそれぞれでの低い巻数は、低インダクタンスループを可能にし、二次巻線での現在の立ち上がり時間を増加させ、これはMOSFETスイッチの入力容量を充電する。 In some embodiments, the transformer 1030 has less than 5 turns in the primary winding and less than 5 turns in the secondary winding to achieve very fast switching. For example, in some embodiments, the transformer 1030 has one, two, three, or four turns in each of the primary and secondary windings. In some embodiments, the transformer 1030 has less than one complete turn, for example, half a turn in the primary and secondary windings. The low number of turns in each of the primary and secondary windings allows for a low inductance loop, increasing the current rise time in the secondary winding, which charges the input capacitance of the MOSFET switch.

従来の応用例でMOSFETをトリガするための変圧器は、電流伝達効率を保証するために高結合、高透磁率、及び低損失コアを必要とする。パルスごとに、変圧器が高周波数で操作されるときに飽和を回避するために、コアの残留磁束をクリアする必要がある。従来、コアエネルギーを消散するために、第3の巻線を含むリセット回路が使用される。 Transformers for triggering MOSFETs in conventional applications require high coupling, high magnetic permeability, and low loss cores to ensure current transfer efficiency. For each pulse, it is necessary to clear the residual flux of the core to avoid saturation when the transformer is operated at high frequencies. Conventionally, a reset circuit including a third winding is used to dissipate core energy.

いくつかの実施形態では、高周波信号を制限し、そのエネルギーを熱として消散するために電磁干渉(EMI)チョークとして通常使用される変圧器等の損失の多い変圧器が、スイッチをトリガするために使用される。例えば、変圧器は、100Vμs未満の電圧時間定数を有してよい。いくつかの実施形態では、変圧器は、50Vμs、30Vμs、20Vμs、10Vμs、または5Vμs未満の電圧時間定数を有する。損失の多い変圧器の使用は、パワーエレクトロニクスにおける共通の慣行に反している。 In some embodiments, a lossy transformer, such as a transformer commonly used as an electromagnetic interference (EMI) choke to limit a high frequency signal and dissipate its energy as heat, triggers the switch. used. For example, the transformer may have a voltage time constant of less than 100 Vμs. In some embodiments, the transformer has a voltage time constant of less than 50 Vμs, 30 Vμs, 20 Vμs, 10 Vμs, or 5 Vμs. The use of lossy transformers goes against common practices in power electronics.

高周波数磁束は、コアの損失(うず損失、ヒステリシス損失、及び抵抗損失)のために減衰されるが、損失の多い変圧器は、それでも磁束の十分な制限を可能にし、十分な結合を提供する。さらに、磁束は、また、取り除かれている一次巻線での信号に応えて迅速に減少する。磁束減衰のプロセスは、通常、約数マイクロ秒かかる。 High frequency flux is attenuated due to core loss (vortex loss, hysteresis loss, and resistance loss), but lossy transformers still allow sufficient flux limitation and provide sufficient coupling. .. In addition, the magnetic flux also decreases rapidly in response to the signal in the primary winding being removed. The process of flux attenuation usually takes about a few microseconds.

係る変圧器を有することは、従来不利に思えるが、ナノ秒を数マイクロ秒のパルスに結合するために、好ましくは係る変圧器が使用される。その結果として、以下の利点が達成される。つまり、1)高電圧マルクス発生器から低圧ドライバへの高電圧、高周波過渡結合が抑制される。2)変圧器コアにおける損失のため、以前のパルスからの残留磁束は、一般的な低損失変圧器コアよりも速く消散され、これによりリセット巻線は必要とされず、存在していない。 Having such a transformer has traditionally seemed disadvantageous, but preferably such a transformer is used to couple nanoseconds into pulses of a few microseconds. As a result, the following advantages are achieved. That is, 1) high voltage and high frequency transient coupling from the high voltage Marx generator to the low voltage driver is suppressed. 2) Due to the loss in the transformer core, the residual flux from the previous pulse dissipates faster than in a typical low loss transformer core, which eliminates the need for a reset winding and is absent.

スイッチドライバ1000の利点は、スイッチドライバ1000が出力パルス持続時間を制限する点である。スイッチ制御信号は変圧器1030によって発生させられるため、入力ポートVinで入力トリガ信号を発生させる回路網が、限定されていない長さのパルスを発生させるならば、変圧器は飽和し、制御信号にスイッチをオフにさせるだろう。 The advantage of the switch driver 1000 is that the switch driver 1000 limits the output pulse duration. Since the switch control signal is generated by the transformer 1030, if the network that generates the input trigger signal at the input port Vin produces pulses of unrestricted length, the transformer will saturate and become the control signal. Will turn the switch off.

図11は、ここで説明するスイッチスタックで使用されてよい構成要素を含むスイッチ素子1100の例を示す。スイッチ素子1100は、スイッチ1110を含み、入力ポートVinに印加された制御電圧に応えて端子VAとVBとの間に導電性経路または低抵抗経路を選択的に形成する。 FIG. 11 shows an example of a switch element 1100 that includes components that may be used in the switch stack described herein. The switch element 1100 includes a switch 1110 and selectively forms a conductive path or a low resistance path between the terminals VA and VB in response to the control voltage applied to the input port Vin.

いくつかの実施形態では、スイッチ1110は、MOSFET等のトランジスタである。いくつかの実施形態では、スイッチ1110は、別のタイプのスイッチである。いくつかの実施形態では、スイッチ1110は、5ns、約5ns、約10ns、約25ns、約15ns、約75ns、約100ns未満または100nsを超えるターンオン時間を有する。 In some embodiments, the switch 1110 is a transistor such as a MOSFET. In some embodiments, the switch 1110 is another type of switch. In some embodiments, the switch 1110 has a turn-on time of less than 5 ns, about 5 ns, about 10 ns, about 25 ns, about 15 ns, about 75 ns, less than about 100 ns, or more than 100 ns.

いくつかの実施形態では、スイッチ素子1100は、スナバ回路1120も含む。いくつかの実施形態では、スイッチスタックのスイッチのターンオン時間は同一ではない。スイッチ1110が耐えることができる電圧よりも大きい電圧を妨げるために、スナバ回路1120は、スイッチ1110をパスすることによって電流シャント経路を提供する。ダイオード1122は、低周波電流経路を提供し、コンデンサ1126及び抵抗器1124の組み合わせが高周波電流経路を提供する。 In some embodiments, the switch element 1100 also includes a snubber circuit 1120. In some embodiments, the switch turn-on times in the switch stack are not the same. The snubber circuit 1120 provides a current shunt path by passing the switch 1110 to prevent a voltage greater than the voltage that the switch 1110 can withstand. The diode 1122 provides a low frequency current path, and the combination of capacitor 1126 and resistor 1124 provides a high frequency current path.

いくつかの実施形態では、スイッチ素子1100は、任意選択の過電流保護回路1140も含む。過電流保護回路1140は、スイッチ1142及び検出抵抗器1144を含む。 In some embodiments, the switch element 1100 also includes an optional overcurrent protection circuit 1140. The overcurrent protection circuit 1140 includes a switch 1142 and a detection resistor 1144.

端子VAから端子VBに流れる電流は、検出抵抗器1144を通して伝導される。したがって、電流が端子VAから端子VBに流れるとき、電圧は検出抵抗器1144全体で発生する。発生した電圧は、スイッチ1142の導電状態を制御する。端子VAから端子VBに流れる電流が閾値より大きい場合、発生した電圧はスイッチ1142に伝導させる。結果として、スイッチ1142は、スイッチ1110の制御電圧を削減する。削減された制御電圧に応えて、スイッチ1110は、あまり導電性ではなくなる、またはオフになる。その結果として、端子VAから端子VBに伝導されてよい電流は、過電流保護回路1140によって制限される。 The current flowing from the terminal VA to the terminal VB is conducted through the detection resistor 1144. Therefore, when the current flows from the terminal VA to the terminal VB, the voltage is generated in the entire detection resistor 1144. The generated voltage controls the conductive state of the switch 1142. When the current flowing from the terminal VA to the terminal VB is larger than the threshold value, the generated voltage is conducted to the switch 1142. As a result, switch 1142 reduces the control voltage of switch 1110. In response to the reduced control voltage, the switch 1110 becomes less conductive or turns off. As a result, the current that may be conducted from the terminal VA to the terminal VB is limited by the overcurrent protection circuit 1140.

いくつかの実施形態では、スイッチ1110のゲートとスイッチ1142のドレインとの間に制限抵抗器が置かれて、スイッチ1142が、損傷を引き起こすだろう電流よりも大きい電流を経験するのを防ぐ。 In some embodiments, a limiting resistor is placed between the gate of switch 1110 and the drain of switch 1142 to prevent switch 1142 from experiencing a current greater than the current that would cause damage.

本明細書に説明する実施形態では、MOSFETスイッチが使用される。代替実施形態では、他のスイッチが使用される。例えば、いくつかの実施形態では、サイリスタ、IGBT、または他の半導体スイッチが使用される。 In the embodiments described herein, MOSFET switches are used. In alternative embodiments, other switches are used. For example, in some embodiments, thyristors, IGBTs, or other semiconductor switches are used.

変圧器の動作の例は、図12に示される。入力一時インダクタでの電圧は実質的に方形波形であるが、MOSFETのゲート−ソース電圧である二次インダクタでの電圧は、電圧振幅が例えば数マイクロ秒の期間内にゼロに向かって減少するにつれ、先細る。変圧器飽和に起因する二次インダクタでの電圧の削減の後、電圧を受け取るスイッチは、電圧が十分に強化されたVgsよりも低いときに動作の飽和領域から動作の線形領域に進入する。結果として、スイッチの抵抗は増加し、負荷全体での出力電圧も先細ったプロファイルを示す。二次インダクタでの電圧が、MOSFETのターンオン閾値(Vth)未満の値まで減少するとき、MOSFETは遮断される。MOSFETがオフになると、トリガ信号の持続時間が延長されるとしても、スイッチはもはや伝導せず、開回路と見なされる場合がある。したがって、二次インダクタでの電圧の波形は、例えば各パネルからの高電圧出力パルスの持続時間を数マイクロ秒以下になるように制限する。 An example of the operation of the transformer is shown in FIG. The voltage at the input temporary inductor has a substantially square waveform, but the voltage at the secondary inductor, which is the gate-source voltage of the MOSFET, decreases toward zero within a period of, for example, a few microseconds. , Taper. After reducing the voltage in the secondary inductor due to transformer saturation, the switch receiving the voltage enters the linear region of operation from the saturated region of operation when the voltage is lower than the fully enhanced Vgs. As a result, the resistance of the switch increases and the output voltage across the load also shows a tapered profile. When the voltage at the secondary inductor drops below the MOSFET turn-on threshold (Vth), the MOSFET is shut off. When the MOSFET is turned off, the switch no longer conducts and may be considered open circuit, even if the duration of the trigger signal is extended. Therefore, the voltage waveform at the secondary inductor limits, for example, the duration of the high voltage output pulse from each panel to a few microseconds or less.

いくつかの実施形態では、二次インダクタでの電圧の減少は、スイッチを線形領域動作に入らせるほど十分ではないため、トリガ信号の持続時間は、スイッチが飽和したままとなるほど短い。係る実施形態では、負荷電圧パルスは、図12に示される先細りを示さない。例えば、係る実施形態では、負荷電圧パルスは実質的に正方形であってよい。 In some embodiments, the voltage reduction at the secondary inductor is not sufficient to bring the switch into linear region operation, so the duration of the trigger signal is short enough to keep the switch saturated. In such an embodiment, the load voltage pulse does not show the taper shown in FIG. For example, in such an embodiment, the load voltage pulse may be substantially square.

いくつかの実施形態では、本明細書に説明するスイッチスタックは、他の構成部品だけではなく上述したスイッチも含む。 In some embodiments, the switch stack described herein includes the switches described above as well as other components.

いくつかの実施形態では、閾値未満の持続時間のパルスを発生させるとき、パルスの形状は実質的に正方形である。いくつかの実施形態では、閾値を超える持続時間のパルスを発生させるとき、パルスの形状は、閾値に実質的に等しい(例えば、10%または1%以内)持続時間、実質的に正方形である。閾値後の時間、係る長いパルスの電圧は0Vに向かって低下する。いくつかの実施形態では、0Vに向かう低下は実質的に線形である。いくつかの実施形態では、0Vに向かう低下は実質的に急激である。 In some embodiments, when generating a pulse with a duration below the threshold, the shape of the pulse is substantially square. In some embodiments, when generating a pulse with a duration above the threshold, the shape of the pulse is substantially square with a duration substantially equal to (eg, within 10% or 1%) the threshold. For the time after the threshold, the voltage of the long pulse drops towards 0V. In some embodiments, the drop towards 0V is substantially linear. In some embodiments, the drop towards 0V is substantially abrupt.

図13は、図1のnsPEFシステム100の内部で使用されてよい代替パルス発生器回路1300を示す。 FIG. 13 shows an alternative pulse generator circuit 1300 that may be used inside the nsPEF system 100 of FIG.

パルス発生器回路1300は、入力ポートVin全体で入力パルス、及び入力ポートVDC1及びVDC2でDC電圧を受け取り、受け取った入力パルス及びDC電圧に応えて出力ポートVout全体で出力パルスを発生させる。 The pulse generator circuit 1300 receives an input pulse in the entire input port Vin and a DC voltage in the input ports VDC1 and VDC2, and generates an output pulse in the entire output port Vout in response to the received input pulse and DC voltage.

パルス発生器回路1300は、複数のパルス発生器回路1310及び1320を含む。本実施形態では、2つのパルス発生器回路が使用される。代替実施形態では、より多くのパルス発生器回路が使用される。例えば、いくつかの実施形態では、パルス発生器回路1300に関して以下に説明するように、その出力ポートが直列で接続された3つ、4つ、5つ、10、または別の数のパルス発生器回路が使用される。 The pulse generator circuit 1300 includes a plurality of pulse generator circuits 1310 and 1320. In this embodiment, two pulse generator circuits are used. In the alternative embodiment, more pulse generator circuits are used. For example, in some embodiments, three, four, five, ten, or another number of pulse generators whose output ports are connected in series, as described below for the pulse generator circuit 1300. The circuit is used.

パルス発生器回路1310及び1320のそれぞれは、本明細書で説明する他のパルス発生器回路に類似してよい。例えば、パルス発生器回路1310及び1320は、図7に関して上述したパルス発生器回路700に類似してよい、または実質的に同一であってよい。 Each of the pulse generator circuits 1310 and 1320 may resemble the other pulse generator circuits described herein. For example, the pulse generator circuits 1310 and 1320 may be similar or substantially identical to the pulse generator circuit 700 described above with respect to FIG.

パルス発生器回路1310及び1320のそれぞれは、そのそれぞれの制御イン入力ポート全体で同じ入力パルス信号を受信する。それに応えて、パルス発生器回路1310及び1320のそれぞれは、そのそれぞれのVout出力ポート全体で高電圧パルスを発生させる。パルス発生器回路1310 1320のVout出力ポートは直列で接続されるため、パルス発生器回路1300の出力ポートVout全体でパルス発生器回路1310及び1320が発生させる電圧パルスは、パルス発生器回路1310及び1320がそれぞれ発生させるパルスの電圧の合計に実質的に等しい(例えば、10%または1%以内)。 Each of the pulse generator circuits 1310 and 1320 receives the same input pulse signal across its respective control-in input port. In response, each of the pulse generator circuits 1310 and 1320 generates a high voltage pulse across its respective Vout output port. Since the Vout output ports of the pulse generator circuit 1310 1320 are connected in series, the voltage pulses generated by the pulse generator circuits 1310 and 1320 in the entire output port Vout of the pulse generator circuit 1300 are the pulse generator circuits 1310 and 1320. Is substantially equal to the sum of the voltages of the pulses generated by each (eg, within 10% or 1%).

図14は、図1のnsPEFシステム100の内部で使用されてよく、図13のパルス発生器1300に類似する特性を有する代替パルス発生器回路1400を示す。パルス発生器回路1400は、パルス発生器1410及び1420、ドライバ1415及び1425、ならびに電源1412及び1422を含む。 FIG. 14 shows an alternative pulse generator circuit 1400 that may be used inside the nsPEF system 100 of FIG. 1 and has characteristics similar to the pulse generator 1300 of FIG. The pulse generator circuit 1400 includes pulse generators 1410 and 1420, drivers 1415 and 1425, and power supplies 1412 and 1422.

パルス発生器回路1400は、複数のパルス発生器回路1410及び1420を含む。本実施形態では、2つのパルス発生器回路が使用される。代替実施形態では、より多くのパルス発生器回路が使用される。パルス発生器回路1410及び1420のそれぞれは、本明細書に説明する他のパルス発生器回路に類似してよい。 The pulse generator circuit 1400 includes a plurality of pulse generator circuits 1410 and 1420. In this embodiment, two pulse generator circuits are used. In the alternative embodiment, more pulse generator circuits are used. Each of the pulse generator circuits 1410 and 1420 may resemble the other pulse generator circuits described herein.

パルス発生器回路1400は、図8に関して上述したドライバ850に類似してよい、ドライバ1415及び1425のそれぞれで入力パルスを受け取る。パルス発生器回路1400は、受け取った入力パルスに応えて出力ポートVout全体で出力パルスを発生させる。また、出力電圧パルスは、電源1412及び1422から受け取る電圧にも基づく。 The pulse generator circuit 1400 receives input pulses at drivers 1415 and 1425, respectively, which may be similar to the driver 850 described above with respect to FIG. The pulse generator circuit 1400 generates an output pulse in the entire output port Vout in response to the received input pulse. The output voltage pulse is also based on the voltage received from the power supplies 1412 and 1422.

ドライバ1415及び1425のそれぞれは、入力パルス信号を受信する。受信した入力信号に応えて、ドライバ1415及び1425はそれぞれ、パルス発生器回路1410及び1420のための駆動信号パルスを発生させる。駆動信号パルスに応えて、パルス発生器回路1410及び1420のそれぞれは、そのそれぞれの出力ポートVo1及びVo2全体で高電圧パルスを発生させる。パルス発生器回路1410及び1420のVo1及びVo2出力ポートは直列で接続されるため、パルス発生器回路1400の出力ポートVout全体でパルス発生器回路1410及び1420が発生させる電圧パルスは、パルス発生器回路1410及び1420がそれぞれ発生させるパルスの電圧の合計に実質的に等しい(例えば、10%または1%以内)。 Each of the drivers 1415 and 1425 receives an input pulse signal. In response to the received input signal, the drivers 1415 and 1425 generate drive signal pulses for the pulse generator circuits 1410 and 1420, respectively. In response to the drive signal pulse, each of the pulse generator circuits 1410 and 1420 generates a high voltage pulse across its respective output ports Vo1 and Vo2. Since the Vo1 and Vo2 output ports of the pulse generator circuits 1410 and 1420 are connected in series, the voltage pulse generated by the pulse generator circuits 1410 and 1420 in the entire output port Vout of the pulse generator circuit 1400 is the pulse generator circuit. Substantially equal (eg, within 10% or 1%) the sum of the pulses generated by 1410 and 1420, respectively.

本実施形態では、パルス発生器回路1410は、その出力ポートVo1全体で、電源1412の電圧の3倍(−3x[V1−V2])に実質的に等しい(例えば、10%または1%以内)高電圧パルスを発生させる。さらに、パルス発生器回路1420は、その出力ポートVo2全体で、電源1414の電圧の3倍(3x[V’1−V’2])に実質的に等しい(例えば、10%または1%以内)高電圧パルスを発生させる。結果として、パルス発生器回路1400は、その出力ポートVout全体で(3x[V’1−V’2])−(−3x[V1−V2])の電圧を発生させる。 In the present embodiment, the pulse generator circuit 1410 has substantially equal (eg, within 10% or 1%) three times the voltage of the power supply 1412 (-3x [V1-V2]) in its entire output port Vo1. Generate a high voltage pulse. In addition, the pulse generator circuit 1420, in its entire output port Vo2, is substantially equal (eg, within 10% or 1%) to three times the voltage of the power supply 1414 (3x [V'1-V'2]). Generate a high voltage pulse. As a result, the pulse generator circuit 1400 generates a voltage of (3x [V'1-V'2])-(-3x [V1-V2]) across its output port Vout.

いくつかの実施形態では、両方のパルス発生器回路1410及び1420に接続された単一のドライバ回路が、ドライバ1415及び1425の代わりに使用される。係る実施形態では、単一のドライバ回路は、入力パルス信号に応えて、パルス発生器回路1410及び1420の両方のために駆動信号パルスを発生させる。 In some embodiments, a single driver circuit connected to both pulse generator circuits 1410 and 1420 is used in place of the drivers 1415 and 1425. In such an embodiment, the single driver circuit responds to the input pulse signal by generating a drive signal pulse for both the pulse generator circuits 1410 and 1420.

種々の目的で、パルスを発生させるためにパルス発生器によって使用されるコンデンサを放電することが望ましい場合がある。例えば、図9のパルス発生器900のコンデンサ920を放電することが望ましい場合がある。コンデンサを放電することは、種々の放電回路の種々の実施形態を使用し、行われてよい。いくつかの実施形態は、本明細書で説明される。 For various purposes, it may be desirable to discharge the capacitor used by the pulse generator to generate the pulse. For example, it may be desirable to discharge the capacitor 920 of the pulse generator 900 of FIG. Discharging the capacitor may be performed using different embodiments of different discharge circuits. Some embodiments are described herein.

図15は、図7のパルス発生器回路700のパルス発生器回路710、720、730、及び740のために使用されてよいパルス発生器回路1500を示す。パルス発生器回路1500は、図8に示されるパルス発生器回路800に類似している。パルス発生器回路1500は、さらに特定の放電回路1550を含む。 FIG. 15 shows a pulse generator circuit 1500 that may be used for the pulse generator circuits 710, 720, 730, and 740 of the pulse generator circuit 700 of FIG. The pulse generator circuit 1500 is similar to the pulse generator circuit 800 shown in FIG. The pulse generator circuit 1500 further includes a specific discharge circuit 1550.

示されるように、放電回路1550は、第1の及び第2の電源入力端子V1及びV2に電気的に接続される。また、放電回路1550は、放電入力端子D1にも電気的に接続される。第1の及び第2の電源入力端子V1及びV2ならびに放電入力端子D1での電圧に基づいて、放電回路1550は、パルス発生器段810、820、及び830のそれぞれを選択的に放電する。 As shown, the discharge circuit 1550 is electrically connected to the first and second power input terminals V1 and V2. The discharge circuit 1550 is also electrically connected to the discharge input terminal D1. Based on the voltages at the first and second power input terminals V1 and V2 and the discharge input terminal D1, the discharge circuit 1550 selectively discharges the pulse generator stages 810, 820, and 830, respectively.

いくつかの実施形態では、放電回路1550は、放電入力端子D1で受信される放電制御信号に応えて、パルス発生器段810、820、及び830のそれぞれを放電するように構成される。いくつかの実施形態では、放電回路1550は、第1の及び第2の電源入力端子V1及びV2での電圧によって決定される充電電圧と、パルス発生器段810、820、及び830のそれぞれのコンデンサに蓄積される帯電電圧との比較に応えて、パルス発生器段810、820、及び830のそれぞれをそれぞれ放電するように構成される。 In some embodiments, the discharge circuit 1550 is configured to discharge each of the pulse generator stages 810, 820, and 830 in response to a discharge control signal received at the discharge input terminal D1. In some embodiments, the discharge circuit 1550 has a charging voltage determined by the voltages at the first and second power input terminals V1 and V2 and the capacitors of the pulse generator stages 810, 820, and 830, respectively. Each of the pulse generator stages 810, 820, and 830 is configured to be discharged in response to comparison with the charging voltage accumulated in.

図16は、図15に示されるパルス発生器回路1500のパルス発生器段810、820、及び830のうちの1つとして使用されてよいパルス発生器段1600を示す。パルス発生器段1600は、放電回路段1650を含む。 FIG. 16 shows a pulse generator stage 1600 that may be used as one of the pulse generator stages 810, 820, and 830 of the pulse generator circuit 1500 shown in FIG. The pulse generator stage 1600 includes a discharge circuit stage 1650.

いくつかの実施形態では、放電回路段1650は、放電入力端子D1で受信される放電コマンド信号に応えて、コンデンサ920を放電するように構成される。いくつかの実施形態では、放電回路段1650は、第1の及び第2の電源入力端子V1及びV2での電圧によって決定される充電電圧と、コンデンサ920に蓄積される帯電電圧との比較に応えてコンデンサ920を放電するように構成される。 In some embodiments, the discharge circuit stage 1650 is configured to discharge the capacitor 920 in response to a discharge command signal received at the discharge input terminal D1. In some embodiments, the discharge circuit stage 1650 responds to a comparison between the charging voltage determined by the voltages at the first and second power input terminals V1 and V2 and the charging voltage stored in the capacitor 920. It is configured to discharge the capacitor 920.

図17は、図16のパルス発生器段1600で使用される放電回路段1700の実施形態の概略図である。パルス発生器段1700は、電圧源1706及び1708、コンパレータ1710、OR回路1720、バッファ1730、パルス発生器1740、バッファ1751、1761、1771、1781、及び1791、変圧器1752、1762、1772、1782、及び1792、スイッチ1753、1763、1773、1783、及び1793、ならびに抵抗器1795を含む。 FIG. 17 is a schematic diagram of an embodiment of the discharge circuit stage 1700 used in the pulse generator stage 1600 of FIG. The pulse generator stage 1700 includes voltage sources 1706 and 1708, comparator 1710, OR circuit 1720, buffer 1730, pulse generator 1740, buffer 1751, 1761, 1771, 1781, and 1791, transformers 1752, 1762, 1772, 1782. And 1792, switches 1753, 1763, 1773, 1783, and 1793, and resistors 1795.

コンパレータ1710は、放電回路段1700の他の構成部品に選択的に、スイッチ1753、1763、1773、1783、及び1793を導電性にさせ、出力ポートOUTで放電端子を効果的に短絡させる信号を発生させるように構成される。複数のスイッチを使用することは、放電回路段1700の出力での電圧が、単一のスイッチの最大ドレイン/ソース電圧定格よりも大きくなることを可能にする利点を有する。例えば、示されている実施形態では、5つのスイッチが使用される。スイッチごとの最大ドレイン/ソース電圧定格が1000Vである場合、5つのスイッチを使用すると、理想的には放電回路段1700の出力で5000Vが可能になる。 The comparator 1710 selectively makes the switches 1753, 1763, 1773, 1783, and 1793 conductive to the other components of the discharge circuit stage 1700 and generates a signal that effectively shorts the discharge terminals at the output port OUT. It is configured to let you. The use of multiple switches has the advantage of allowing the voltage at the output of the discharge circuit stage 1700 to be greater than the maximum drain / source voltage rating of a single switch. For example, in the embodiments shown, five switches are used. If the maximum drain / source voltage rating for each switch is 1000V, using 5 switches would ideally allow 5000V at the output of the discharge circuit stage 1700.

例えば、本実施形態では、コンパレータ1710は、電圧制御入力端子Vpg及びVdcで入力電圧を受け取る。電圧入力端子Vpgでの電圧は、放電回路段1700によって選択的に放電されるコンデンサ全体での電圧に基づいて電圧源1706によって発生させられる。電圧入力端子Vdcでの電圧は、第1の及び第2の電源入力端子V1及びV2に基づいて電圧源1708によって発生させられる。 For example, in this embodiment, the comparator 1710 receives the input voltage at the voltage control input terminals Vpg and Vdc. The voltage at the voltage input terminal Vpg is generated by the voltage source 1706 based on the voltage across the capacitor selectively discharged by the discharge circuit stage 1700. The voltage at the voltage input terminals Vdc is generated by the voltage source 1708 based on the first and second power input terminals V1 and V2.

いくつかの実施形態では、電圧源1706及び1708は、コンパレータ1710が耐えることができる電圧よりも高い電圧を受け取るレベルシフト回路である。例えば、電圧源1706は、その入力Vc1及びVc2全体で約5kVの電圧差を受け取り、約10Vに等しい出力電圧を端子Vpgで発生させるように構成されてよく、端子Vpgでの出力電圧は、入力Vc1及びVc2全体での電圧差に比例する。同様に、電圧源1708は、その入力V1及びV2全体で約5Vの電圧差を受け取り、約10Vに等しい出力電圧を端子Vdcで発生させるように構成されてよく、端子Vdcでの出力電圧は、入力V1及びV2全体での電圧差に比例する。 In some embodiments, the voltage sources 1706 and 1708 are level shift circuits that receive a voltage higher than the voltage that the comparator 1710 can withstand. For example, the voltage source 1706 may be configured to receive a voltage difference of about 5 kV across its inputs Vc1 and Vc2 and generate an output voltage equal to about 10 V at the terminal Vpg, where the output voltage at the terminal Vpg is the input. It is proportional to the voltage difference between Vc1 and Vc2 as a whole. Similarly, the voltage source 1708 may be configured to receive a voltage difference of about 5 V across its inputs V1 and V2 and generate an output voltage equal to about 10 V at the terminal Vdc, the output voltage at the terminal Vdc. It is proportional to the voltage difference between the inputs V1 and V2 as a whole.

いくつかの実施形態では、端子Vpgでの電圧を入力Vc1及びVc2全体での電圧に関係付ける比例定数は、端子Vdcでの電圧を入力V1及びV2全体での電圧に関連付ける比例定数に等しい。係る実施形態では、コンパレータ1710は、スイッチ1753、1763、1773、1783、及び1793を導電性にし、パルス発生器段1600の端末V1及びV2全体でのDC入力電圧がパルス発生器段1600のコンデンサ920全体での電圧未満であることに応えて出力ポートOUTを横切る放電経路を提供するように構成される。 In some embodiments, the proportionality constant that associates the voltage at terminal Vpg with the voltage across inputs Vc1 and Vc2 is equal to the proportionality constant that associates the voltage at terminal Vdc with the voltage across inputs V1 and V2. In such an embodiment, the comparator 1710 makes switches 1753, 1763, 1773, 1783, and 1793 conductive, and the DC input voltage of the entire terminals V1 and V2 of the pulse generator stage 1600 is the capacitor 920 of the pulse generator stage 1600. It is configured to provide a discharge path across the output port OUT in response to being less than the overall voltage.

いくつかの実施形態では、端子Vpgでの電圧を入力Vc1及びVc2全体での電圧に関連付ける比例定数は、端子Vdcでの電圧を入力V1及びV2全体での電圧に関連付ける比例定数に等しくない。係る実施形態では、コンパレータ1710は、スイッチ1753、1763、1773、1783、及び1793を導電性にし、パルス発生器段1600の端子V1及びV2全体でDC入力電圧が、比例定数の差に関連する所定の閾値を超えた分、パルス発生器段1600のコンデンサ920全体での電圧に満たないことに応えて出力ポートOUTを効果的に短絡させるように構成される。 In some embodiments, the proportionality constant that associates the voltage at terminal Vpg with the voltage across inputs Vc1 and Vc2 is not equal to the proportionality constant that associates the voltage at terminal Vdc with the voltage across inputs V1 and V2. In such an embodiment, the comparator 1710 makes switches 1753, 1763, 1773, 1783, and 1793 conductive so that the DC input voltage across terminals V1 and V2 of the pulse generator stage 1600 is determined to be related to the difference in proportionality constants. The output port OUT is effectively short-circuited in response to the voltage exceeding the voltage of the entire capacitor 920 of the pulse generator stage 1600 by the amount exceeding the threshold value of.

例えば、いくつかの実施形態では、入力端子V1及びV2全体での5kVの電圧差は、電圧源1708に、端子Vdcで10Vの電圧を発生させ、入力端子Vc1及びVc2全体での5.1kVの電圧差は、電圧源1706に、端子Vpgで10Vの電圧を発生させる。係る実施形態では、コンパレータ1710は、スイッチ1753、1763、1773、1783、及び1793を導電性にし、パルス発生器段1600の端子V1及びV2全体でのDC入力電圧が、パルス発生器段1600のコンデンサ920全体での電圧に100Vを超えて満たないことに応えて出力ポートOUTを効果的に短絡させる。 For example, in some embodiments, a voltage difference of 5 kV across the input terminals V1 and V2 causes the voltage source 1708 to generate a voltage of 10 V at the terminals Vdc and 5.1 kV across the input terminals Vc1 and Vc2. The voltage difference causes the voltage source 1706 to generate a voltage of 10 V at the terminal Vpg. In such an embodiment, the comparator 1710 makes switches 1753, 1763, 1773, 1783, and 1793 conductive, and the DC input voltage of the entire terminals V1 and V2 of the pulse generator stage 1600 is the capacitor of the pulse generator stage 1600. The output port OUT is effectively short-circuited in response to the voltage of the entire 920 not exceeding 100 V.

いくつかの実施形態では、電圧源1706及び1708は、それぞれが直列接続された第1の及び第2の抵抗素子を含む抵抗分圧器である。出力電圧は、第1の及び第2の抵抗素子によって共用されるノードで発生し、第1の及び第2の入力電圧はそれぞれ第1の及び第2の抵抗素子のうちの1つと接続される。 In some embodiments, the voltage sources 1706 and 1708 are resistor dividers, each containing a first and second resistance element connected in series. The output voltage is generated at the node shared by the first and second resistance elements, and the first and second input voltages are connected to one of the first and second resistance elements, respectively. ..

OR回路1720は、スイッチ1753、1763、1773、1783、及び1793を導電性にし、パルス発生器段1600の端子V1及びV2全体でのDC入力電圧に応えて、出力ポートOUTを効果的に短絡させる信号を選択的に発生させるように構成される。OR回路1720は、コンパレータ1710の出力に、及び放電制御入力端子D1で印加される電圧レベルに基づいて信号を発生させるように構成される。 The OR circuit 1720 makes the switches 1753, 1763, 1773, 1783, and 1793 conductive and effectively short-circuits the output port OUT in response to the DC input voltage across terminals V1 and V2 of the pulse generator stage 1600. It is configured to selectively generate signals. The OR circuit 1720 is configured to generate a signal at the output of the comparator 1710 and based on the voltage level applied at the discharge control input terminal D1.

本実施形態では、OR回路1720は、コンパレータ1710の出力または閾値よりも大きい放電入力端子D1での電圧レベルのどちらかに応えて、スイッチ1753、1763、1773、1783、及び1793を導電性にするように構成される。例えば、コンパレータ1710の出力または放電入力端子D1の電圧レベルのどちらかが閾値よりも大きい場合、コンパレータ1710の出力または放電入力端子D1での電圧レベルのどちらかが閾値よりも大きい場合、OR回路1720の出力は、スイッチ1753、1763、1773、1783、及び1793を導電性にする。 In this embodiment, the OR circuit 1720 makes switches 1753, 1763, 1773, 1783, and 1793 conductive in response to either the output of the comparator 1710 or the voltage level at the discharge input terminal D1 that is greater than the threshold. It is configured as follows. For example, if either the output of the comparator 1710 or the voltage level at the discharge input terminal D1 is greater than the threshold, or if either the output of the comparator 1710 or the voltage level at the discharge input terminal D1 is greater than the threshold, the OR circuit 1720 The output of makes the switches 1753, 1763, 1773, 1783, and 1793 conductive.

本実施形態では、OR回路1720は、コンパレータ1710の出力または放電入力端子D1の電圧レベルのどちらかが閾値を超えると、光を発するように構成される発光ダイオード(LED)1722を含む。したがって、LED1722は、放電回路段1700が、パルス発生段1600のコンデンサ920を放電していることの視覚的な表示を提供する。 In this embodiment, the OR circuit 1720 includes a light emitting diode (LED) 1722 configured to emit light when either the output of the comparator 1710 or the voltage level of the discharge input terminal D1 exceeds a threshold. Therefore, the LED 1722 provides a visual indication that the discharge circuit stage 1700 is discharging the capacitor 920 of the pulse generation stage 1600.

放電回路段1700は、任意選択でバッファ1730を含む。バッファ1730は、OR回路1720が発生させる信号を受信し、パルス発生器1740のための出力信号を発生させる。 The discharge circuit stage 1700 optionally includes a buffer 1730. The buffer 1730 receives the signal generated by the OR circuit 1720 and generates an output signal for the pulse generator 1740.

いくつかの実施形態では、バッファ1730は使用されない。係る実施形態では、OR回路1720が発生させる信号は、パルス発生器1740に直接的に提供されてよい、またはOR回路1720が発生させる信号に基づいてパルス信号発生器1740に信号を提供する他の回路網によって調節されてよい。 In some embodiments, buffer 1730 is not used. In such embodiments, the signal generated by the OR circuit 1720 may be provided directly to the pulse generator 1740, or another signal may be provided to the pulse signal generator 1740 based on the signal generated by the OR circuit 1720. It may be adjusted by the network.

いくつかの実施形態では、バッファ1730は反転バッファである。いくつかの実施形態では、バッファ1730は非反転バッファである。 In some embodiments, buffer 1730 is an inverting buffer. In some embodiments, buffer 1730 is a non-inverting buffer.

本実施形態では、パルス信号発生器1740は、バッファ1730から信号を受信するように構成される。パルス信号発生器1740は、受信信号に応えて、受信信号に基づいた一連のパルス信号を選択的に発生させる。いくつかの実施形態では、受信信号は、有効入力によって受信され、これによりパルス信号発生器1740は、受信信号が適切な論理状態であることに応えて一連のパルス信号を発生させ、受信信号が正反対の論理状態であることに応えて一連のパルス信号を発生させない。 In this embodiment, the pulse signal generator 1740 is configured to receive a signal from buffer 1730. The pulse signal generator 1740 selectively generates a series of pulse signals based on the received signal in response to the received signal. In some embodiments, the received signal is received by a valid input, which causes the pulse signal generator 1740 to generate a series of pulse signals in response to the received signal being in the proper logic state, which causes the received signal to be It does not generate a series of pulse signals in response to the opposite logical state.

いくつかの実施形態では、パルス信号発生器1740は、例えば555タイマ等のタイマ回路を含む。係る実施形態では、タイマ回路は、スイッチ1753、1763、1773、1783、及び1793を導電性にするのに適したパルス信号を発生させるように構成されてよい。例えば、タイマ回路は、変圧器1752、1762、1772、1782、及び1792にとって適切である一連のパルス信号を発生させるように調整されてよく、これにより変圧器1752、1762、1772、1782、及び1792は飽和せず、これにより変圧器1752、1762、1772、1782、及び1792は、パルス信号系列の各期間の大きな部分の間、スイッチ1753、1763、1773、1783、及び1793を導電性にする信号を発生させる。例えば、周波数、デューティーサイクル、立ち上がり時間、及び立下り時間は、変圧器1752、1762、1772、1782、及び1792の飽和を回避するために調整されてよく、スイッチ1753、1763、1773、1783、及び1793が導電性である各期間の部分を増加させるまたは最大限にするために調整されてよい。 In some embodiments, the pulse signal generator 1740 includes a timer circuit, such as a 555 timer. In such embodiments, the timer circuit may be configured to generate a pulse signal suitable for making the switches 1753, 1763, 1773, 1783, and 1793 conductive. For example, the timer circuit may be tuned to generate a series of pulse signals suitable for transformers 1752, 1762, 1772, 1782, and 1792, thereby producing transformers 1752, 1762, 1772, 1782, and 1792. Is not saturated, which causes the transformers 1752, 1762, 1772, 1782, and 1792 to make the switches 1753, 1763, 1773, 1783, and 1793 conductive during each large part of the pulsed signal sequence. To generate. For example, frequency, duty cycle, rise time, and fall time may be adjusted to avoid saturation of transformers 1752, 1762, 1772, 1782, and 1792, with switches 1753, 1763, 1773, 1783, and. Adjustments may be made to increase or maximize the portion of each period in which 1793 is conductive.

放電回路段1700は、任意選択でバッファ1751、1761、1771、1781、及び1791を含む。バッファ1751、1761、1771、1781、及び1791は、パルス信号発生器1740が発生させる一連のパルス信号を受信し、それぞれ変圧器1752、1762、1772、1782、及び1792のために信号を発生させる。 The discharge circuit stage 1700 optionally includes buffers 1751, 1761, 1771, 1781, and 1791. The buffers 1751, 1761, 1771, 1781, and 1791 receive a series of pulse signals generated by the pulse signal generator 1740 and generate signals for the transformers 1752, 1762, 1772, 1782, and 1792, respectively.

いくつかの実施形態では、バッファ1751、1761、1771、1781、及び1791は使用されない。係る実施形態では、パルス信号発生器1740が発生させる信号は、変圧器1752、1762、1772、1782、及び1792に直接的に提供されてよい、またはパルス信号発生器1740が発生させる信号に基づいて変圧器1752、1762、1772、1782、及び1792に信号を提供する他の回路網によって調節されてよい。 In some embodiments, buffers 1751, 1761, 1771, 1781, and 1791 are not used. In such embodiments, the signal generated by the pulse signal generator 1740 may be provided directly to the transformers 1752, 1762, 1772, 1782, and 1792, or based on the signal generated by the pulse signal generator 1740. It may be tuned by other networks that signal the transformers 1752, 1762, 1772, 1782, and 1792.

いくつかの実施形態では、バッファ1751、1761、1771、1781、及び1791は反転バッファである。いくつかの実施形態では、バッファ1751、1761、1771、1781、及び1791は非反転バッファである。 In some embodiments, buffers 1751, 1761, 1771, 1781, and 1791 are inverting buffers. In some embodiments, buffers 1751, 1761, 1771, 1781, and 1791 are non-inverting buffers.

本実施形態では、変圧器1752、1762、1772、1782、及び1792は、バッファ1751、1761、1771、1781、及び1791からパルス信号系列を受信するように構成される。受信したパルス信号系列に応えて、変圧器1752、1762、1772、1782、及び1792は、受信したパルス信号系列に基づいて一連のパルスを選択的に発生させる。変圧器1752、1762、1772、1782、及び1792が発生させる一連のパルス信号は、それぞれ、スイッチ1753、1763、1773、1783、及び1793を導電性にし、出力ポートOUTを効果的に短絡させる。 In this embodiment, the transformers 1752, 1762, 1772, 1782, and 1792 are configured to receive pulse signal sequences from the buffers 1751, 1761, 1771, 1781, and 1791. In response to the received pulse signal sequence, the transformers 1752, 1762, 1772, 1782, and 1792 selectively generate a series of pulses based on the received pulse signal sequence. A series of pulse signals generated by transformers 1752, 1762, 1772, 1782, and 1792 make switches 1753, 1763, 1773, 1783, and 1793 conductive, respectively, effectively shorting the output port OUT.

例えば、スイッチ1753、1763、1773、1783、及び1793は、トランジスタであってよく、受信したパルス信号系列に応えて、変圧器1752、1762、1772、1782、及び1792のそれぞれは、トランジスタ1753、1763、1773、1783、及び1793のうちの対応する1つのためにゲート電圧及びソース電圧を発生させるように構成されてよい。変圧器1752、1762、1772、1782、及び1792のフローティング出力のため、ゲート電圧は、対応するソース電圧に参照されるように発生する。いくつかの実施形態では、バイポーラトランジスタが使用されてよく、変圧器1752、1762、1772、1782、及び1792は、トランジスタ1753、1763、1773、1783、及び1793のうちの対応する1つのためにベース電圧及びエミッタ電圧を発生させるように構成されてよい。 For example, switches 1753, 1763, 1773, 1783, and 1793 may be transistors, and in response to the received pulse signal sequence, transformers 1752, 1762, 1772, 1782, and 1792, respectively, are transistors 1753, 1763. , 1773, 1783, and 1793 may be configured to generate a gate voltage and a source voltage for the corresponding one. Due to the floating outputs of transformers 1752, 1762, 1772, 1782, and 1792, the gate voltage is generated as referenced by the corresponding source voltage. In some embodiments, bipolar transistors may be used and the transformers 1752, 1762, 1772, 1782, and 1792 are based for the corresponding one of the transistors 1753, 1763, 1773, 1783, and 1793. It may be configured to generate a voltage and an emitter voltage.

図18は、図7のパルス発生器回路700のために使用されてよい代替パルス発生器回路1800を示す。パルス発生器回路1800は、図7に示されるパルス発生器回路700に類似している。パルス発生器回路1800は、さらに放電回路1850及びピーク電源1820を含む。 FIG. 18 shows an alternative pulse generator circuit 1800 that may be used for the pulse generator circuit 700 of FIG. The pulse generator circuit 1800 is similar to the pulse generator circuit 700 shown in FIG. The pulse generator circuit 1800 further includes a discharge circuit 1850 and a peak power supply 1820.

示されるように、放電回路1850は、第1の及び第2の電源入力端子VP1及びVP2に電気的に接続される。また、放電回路1850は、放電入力端子D1にも電気的に接続される。第1の及び第2の電源入力端子VP1及びVP2、放電入力端子D1、ならびに第1の及び第2の電源端子V1及びV2での電圧に基づいて、放電回路1850は、第1の及び第2の電源端子V1及びV2を選択的に放電する。 As shown, the discharge circuit 1850 is electrically connected to the first and second power input terminals VP1 and VP2. The discharge circuit 1850 is also electrically connected to the discharge input terminal D1. Based on the voltages at the first and second power input terminals VP1 and VP2, the discharge input terminals D1, and the first and second power supply terminals V1 and V2, the discharge circuit 1850 is a first and second power supply terminal. The power supply terminals V1 and V2 of the above are selectively discharged.

いくつかの実施形態では、放電回路1850は、放電入力端子D1で受信された放電制御信号に応えて、第1の及び第2の電源端子V1及びV2を放電するように構成される。いくつかの実施形態では、放電回路1850は、第1の及び第2の電源端子V1及びV2での電圧によって決定される充電電圧と、第1の及び第2の電源入力端子VP1及びVP2の電圧との比較に応えて、第1の及び第2の電源端子V1及びV2を放電するように構成される。 In some embodiments, the discharge circuit 1850 is configured to discharge the first and second power supply terminals V1 and V2 in response to the discharge control signal received at the discharge input terminal D1. In some embodiments, the discharge circuit 1850 has a charging voltage determined by the voltages at the first and second power supply terminals V1 and V2 and the voltages at the first and second power input terminals VP1 and VP2. In response to the comparison with, the first and second power supply terminals V1 and V2 are configured to be discharged.

図17の放電回路段1700、または本明細書に説明する他の放電回路のいずれかは、放電回路1850として使用されてよい。 Either the discharge circuit stage 1700 of FIG. 17 or any of the other discharge circuits described herein may be used as the discharge circuit 1850.

ピーク電源1820は、任意の低域通過フィルタであってよい。例えば、ピーク電源1820は、単極RCフィルタを形成するために抵抗器及びコンデンサを含んでよい。他のフィルタは、さらにまたは代わりに使用されてよい。 The peak power supply 1820 may be any low-pass filter. For example, the peak power supply 1820 may include resistors and capacitors to form a unipolar RC filter. Other filters may be used further or instead.

図19は、図18のピーク電源1820として使用されてよいピーク電源1900の実施形態である。示されるように、ピーク電源1900は、ダイオード1910、抵抗器1920、RC抵抗器1930、及びRCコンデンサ1940を含む。抵抗器1920は、コンデンサ1940ならびに電源端子V1及びV2を受動的に放電するために動作する。 FIG. 19 is an embodiment of a peak power supply 1900 that may be used as the peak power supply 1820 of FIG. As shown, the peak power supply 1900 includes a diode 1910, a resistor 1920, an RC resistor 1930, and an RC capacitor 1940. The resistor 1920 operates to passively discharge the capacitor 1940 and the power supply terminals V1 and V2.

図20A及び図20Bは、本明細書に説明するパルス発生器用の放電回路としてもしくは放電回路内で、または他のトポロジのパルス発生器のために使用されてよい放電回路段2000の代替実施形態の概略図である。例えば、放電回路段2000は、図16のパルス発生器段1600で放電回路段1650として使用されてよい。放電回路段2000の例は、各パルス発生器段とパルス発生器段を充電するために使用される電源との間でインタフェースをとるために使用される。放電回路段2000は、直列抵抗2010、比較コンデンサ2020、放電抵抗器2030、ブロックダイオード2040、ブリッジコンデンサ2050、及びバッファコンデンサ2060を含む。 20A and 20B are alternative embodiments of discharge circuit stage 2000 that may be used as or in a discharge circuit for the pulse generators described herein, or for pulse generators of other topologies. It is a schematic diagram. For example, the discharge circuit stage 2000 may be used as the discharge circuit stage 1650 in the pulse generator stage 1600 of FIG. The example of the discharge circuit stage 2000 is used to interface between each pulse generator stage and the power source used to charge the pulse generator stage. The discharge circuit stage 2000 includes a series resistor 2010, a comparison capacitor 2020, a discharge resistor 2030, a block diode 2040, a bridge capacitor 2050, and a buffer capacitor 2060.

図20Aは、パルス発生器段が、電源によって充電されている間の電源からパルス発生器段への電流経路の表示2070を含む。示されるように、パルス発生器段が充電されている間、電流は、電源から直列抵抗2010を通って、ブロックダイオード2040を通って出力ポートOUTに、及び充電されているパルス発生器段(不図示)に流れる。パルス発生器段は、電源入力電圧が、少なくともブロックダイオード2040の順電圧降下分、パルス発生器段の電圧よりも大きいことに応えて充電される。 FIG. 20A includes an indication 2070 of the current path from the power source to the pulse generator stage while the pulse generator stage is being charged by the power source. As shown, while the pulse generator stage is being charged, current is flowing from the power supply through the in-line resistor 2010, through the block diode 2040 to the output port OUT, and the charged pulse generator stage (non-charged). Flow to (shown). The pulse generator stage is charged in response that the power input voltage is greater than the voltage of the pulse generator stage by at least the forward voltage drop of the block diode 2040.

図20Bは、パルス発生器段が、放電回路2000によって及び電源によって放電されている間のパルス発生器段から電源への電流経路の表示2080を含む。示されるように、パルス発生器段が放電されている間、電流は、出力ポートOUTから流れ、ブリッジコンデンサ2050を通って、受動放電抵抗器2030を通って、電源端子V2に結合される。パルス発生器段は、電源入力電圧の電圧が、パルス発生器段の電圧未満の電圧に降下するに応えて放電される。 FIG. 20B includes an indication 2080 of the current path from the pulse generator stage to the power supply while the pulse generator stage is being discharged by the discharge circuit 2000 and by the power supply. As shown, while the pulse generator stage is being discharged, current flows from the output port OUT, through the bridge capacitor 2050, through the passive discharge resistor 2030, and coupled to the power supply terminal V2. The pulse generator stage is discharged in response to the voltage of the power input voltage dropping to a voltage lower than the voltage of the pulse generator stage.

本実施形態では、放電抵抗器2030は、受動的な連続ブリード抵抗としての機能を果たし、パルス発生器段を放電するために、パルス発生器段から電源への電流の経路を提供することに役立つ。 In the present embodiment, the discharge resistor 2030 functions as a passive continuous bleed resistor and serves to provide a path of current from the pulse generator stage to the power source to discharge the pulse generator stage. ..

いくつかの実施形態では、放電回路段2000は、図18の放電回路1850として使用されてよい。 In some embodiments, the discharge circuit stage 2000 may be used as the discharge circuit 1850 of FIG.

図21A及び図21Bは、本明細書に説明するパルス発生器用の放電回路としてもしくは放電回路内で、または他のトポロジのパルス発生器のために使用されてよい放電回路段2100の代替実施形態の概略図である。例えば、放電回路段2100は、図16のパルス発生器段1600で使用されてよい。放電回路段2100の例は、各パルス発生器段と、パルス発生器段を充電するために使用される電源との間でインタフェースをとるために使用される。放電回路段2100は、ブロックダイオード2110、ブリッジコンデンサ2120、LED2180、電源Vccに接続された電流制限抵抗器2145、スイッチ2130、フォトトランジスタ2140、及び放電抵抗器2150を含む。いくつかの実施形態では、コンデンサ2120は使用されず、LED2180の陰極は、ブロックダイオード2110の陽極に接続される。 21A and 21B are alternative embodiments of discharge circuit stage 2100 that may be used as or in a discharge circuit for the pulse generators described herein, or for pulse generators of other topologies. It is a schematic diagram. For example, the discharge circuit stage 2100 may be used in the pulse generator stage 1600 of FIG. The example of the discharge circuit stage 2100 is used to interface between each pulse generator stage and the power supply used to charge the pulse generator stage. The discharge circuit stage 2100 includes a block diode 2110, a bridge capacitor 2120, an LED 2180, a current limiting resistor 2145 connected to the power supply Vcc, a switch 2130, a phototransistor 2140, and a discharge resistor 2150. In some embodiments, the capacitor 2120 is not used and the cathode of the LED 2180 is connected to the anode of the block diode 2110.

図21Aは、パルス発生器段が電源によって充電されている間の電源からパルス発生器段への電流経路の表示2160を含む。示されるように、パルス発生器段が充電されている間、電流は、電源からブロックダイオード2110を通って出力ポートOUTへ、及び充電されているパルス発生器段(不図示)に流れる。パルス発生器段は、電源入力電圧の電圧が、少なくともブロックダイオード2110の順電圧降下分、パルス発生器段の電圧よりも大きいことに応えて充電される。 FIG. 21A includes display 2160 of the current path from the power source to the pulse generator stage while the pulse generator stage is being charged by the power source. As shown, while the pulse generator stage is being charged, current flows from the power supply through the block diode 2110 to the output port OUT and to the charged pulse generator stage (not shown). The pulse generator stage is charged in response that the voltage of the power input voltage is larger than the voltage of the pulse generator stage by at least the forward voltage drop of the block diode 2110.

図21Bは、パルス発生器段が、放電回路2100によって及び電源によって放電されている間のパルス発生器段から電源への電流経路の表示2170を含む。図示されるように、パルス発生器段が放電されている間、電流は、出力ポートOUTからスイッチ2130を通って、放電抵抗器2150を通って、電源端子V2へ流れる。パルス発生器段は、パルス発生器段の電圧が、LED2180を通して電流を流すことに応えて放電される。電流に応えて、LED2180は光を発し、LED2180によって発せられる光に応えて、フォトトランジスタ2140はオフになり、スイッチ2130に出力ポートOUTから、スイッチ2130を通って、放電抵抗器2150を通って、電源端子V2に電流を伝導させる。 FIG. 21B includes display 2170 of the current path from the pulse generator stage to the power supply while the pulse generator stage is being discharged by the discharge circuit 2100 and by the power supply. As shown, current flows from the output port OUT through the switch 2130, through the discharge resistor 2150, and to the power supply terminal V2 while the pulse generator stage is being discharged. The pulse generator stage is discharged in response to the voltage of the pulse generator stage flowing a current through the LED 2180. In response to the current, the LED 2180 emits light, and in response to the light emitted by the LED 2180, the phototransistor 2140 is turned off, from the output port OUT to the switch 2130, through the switch 2130, through the discharge resistor 2150, A current is conducted to the power supply terminal V2.

いくつかの実施形態では、放電回路段2100は、図18の放電回路1850として使用されてよい。 In some embodiments, the discharge circuit stage 2100 may be used as the discharge circuit 1850 of FIG.

図22A及び図22Bは、本明細書に説明するパルス発生器用の放電回路としてもしくは放電回路内で、または他のトポロジのパルス発生器のために使用される放電回路段2200の代替実施形態の概略図である。例えば、放電回路段2200は、図16のパルス発生器段1600で使用されてよい。放電回路段2200の例は、各パルス発生器段とパルス発生器段を充電するために使用される電源との間でインタフェースをとるために使用される。放電回路段2200は、ブロックダイオード2210、ブリッジコンデンサ2220、スイッチ2230、及び放電抵抗器2250を含む。 22A and 22B outline an alternative embodiment of the discharge circuit stage 2200 used as or in the discharge circuit for the pulse generators described herein, or for pulse generators of other topologies. It is a figure. For example, the discharge circuit stage 2200 may be used in the pulse generator stage 1600 of FIG. The example of the discharge circuit stage 2200 is used to interface between each pulse generator stage and the power source used to charge the pulse generator stage. The discharge circuit stage 2200 includes a block diode 2210, a bridge capacitor 2220, a switch 2230, and a discharge resistor 2250.

図22Aは、パルス発生器段が電源によって充電されている間の電源からパルス発生器段への電流の流れの表示2260を含む。示されるように、パルス発生器段が充電されている間、電流は、電源からブロックダイオード2210を通して出力ポートOUTに、及び充電されているパルス発生器段(不図示)に流れる。パルス発生器段は、電源入力電圧が、少なくともブロックダイオード2210の順電圧降下分、パルス発生器段の電圧よりも大きいことに応えて充電される。 FIG. 22A includes an indication of the flow of current from the power source to the pulse generator stage 2260 while the pulse generator stage is being charged by the power source. As shown, current flows from the power source through the block diode 2210 to the output port OUT and to the charged pulse generator stage (not shown) while the pulse generator stage is being charged. The pulse generator stage is charged in response that the power input voltage is greater than the voltage of the pulse generator stage by at least the forward voltage drop of the block diode 2210.

図22Bは、パルス発生器段が放電回路2200によって及び電源によって放電されている間のパルス発生器段から電源への電流経路の表示2270を含む。示されるように、パルス発生器段が放電されている間、電流は、出力ポートOUTから放電抵抗器2250を通って、スイッチ2230を通って、電源端子V1に流れる。パルス発生器段は、パルス発生器段の電圧が、少なくともスイッチ2230の閾値分、電源入力電圧を超えることに応えて放電される。パルス発生器段の電圧が、少なくともスイッチ2230の閾値電圧分、電源入力電圧を超えることに応えて、スイッチ2230は導電性になる。 FIG. 22B includes an indication of the current path from the pulse generator stage to the power supply 2270 while the pulse generator stage is being discharged by the discharge circuit 2200 and by the power supply. As shown, current flows from the output port OUT through the discharge resistor 2250, through the switch 2230, and to the power supply terminal V1 while the pulse generator stage is being discharged. The pulse generator stage is discharged in response that the voltage of the pulse generator stage exceeds the power input voltage by at least the threshold value of the switch 2230. The switch 2230 becomes conductive in response to the voltage of the pulse generator stage exceeding the power input voltage by at least the threshold voltage of the switch 2230.

いくつかの実施形態では、放電回路段2200は、図18の放電回路1850として使用されてよい。 In some embodiments, the discharge circuit stage 2200 may be used as the discharge circuit 1850 of FIG.

図23A及び図23Bは、本明細書に説明するパルス発生器用の放電回路としてもしくは放電回路内で、または他のトポロジのパルス発生器のために使用されてよい放電回路段2300の代替実施形態の概略図である。例えば、放電回路段2000は、図16のパルス発生器段1700で使用されてよい。放電回路段2300の例は、各パルス発生器段と、パルス発生器段を充電するために使用される電源との間でインタフェースをとるために使用される。放電回路段2300は、ブロックダイオード2310、ブリッジコンデンサ2320、スイッチ2330、変圧器2340、及び放電抵抗器2350を含む。 23A and 23B are alternative embodiments of discharge circuit stage 2300 that may be used as or in a discharge circuit for the pulse generators described herein, or for pulse generators of other topologies. It is a schematic diagram. For example, the discharge circuit stage 2000 may be used in the pulse generator stage 1700 of FIG. The example of the discharge circuit stage 2300 is used to interface between each pulse generator stage and the power supply used to charge the pulse generator stage. The discharge circuit stage 2300 includes a block diode 2310, a bridge capacitor 2320, a switch 2330, a transformer 2340, and a discharge resistor 2350.

図23Aは、パルス発生器段が電源によって充電されている間の電源からパルス発生器段への電流経路の表示2360を含む。示されるように、パルス発生器段が充電されている間、電流は、電源からブロックダイオード2310を通って出力ポートOUTに、及び充電されているパルス発生器段(不図示)に流れる。パルス発生器段は、電源入力電圧が、ブロックダイオード2310の少なくとも順電圧降下分、パルス発生器段の電圧を超えることに応えて充電される。 FIG. 23A includes an indication of the current path from the power source to the pulse generator stage 2360 while the pulse generator stage is being charged by the power source. As shown, while the pulse generator stage is being charged, current flows from the power supply through the block diode 2310 to the output port OUT and to the charged pulse generator stage (not shown). The pulse generator stage is charged in response that the power input voltage exceeds the voltage of the pulse generator stage by at least the forward voltage drop of the block diode 2310.

図23Bは、パルス発生器段が、放電回路2300によって及び電源によって放電されている間のパルス発生器段から電圧への電流経路の表示2370を含む。示されるように、パルス発生器段が放電されている間、電流は、出力ポートOUTから、スイッチ2330を通って、放電抵抗器2350を通って、電源端子V2へ流れる。パルス発生器段は、電源入力電圧の電圧が、パルス発生器段の電圧に満たない電圧に降下することに応えて放電される。これにより、電流は、変圧器2340の一次インダクタを通って流れ、これが、スイッチ2330のゲート及びソース全体で電圧を誘導し、スイッチ2330に出力ポートOUTからスイッチ2330を通って、放電抵抗器2350を通って電源端子V2に電流を伝導させる。 FIG. 23B includes an indication of the current path from the pulse generator stage to the voltage 2370 while the pulse generator stage is being discharged by the discharge circuit 2300 and by the power supply. As shown, current flows from the output port OUT through the switch 2330, through the discharge resistor 2350, and to the power supply terminal V2 while the pulse generator stage is being discharged. The pulse generator stage is discharged in response to the voltage of the power input voltage dropping to a voltage less than the voltage of the pulse generator stage. This causes current to flow through the primary inductor of the transformer 2340, which induces a voltage across the gate and source of the switch 2330, passing the output port OUT to the switch 2330 through the switch 2330 and the discharge resistor 2350. A current is conducted through the power supply terminal V2.

いくつかの実施形態では、放電回路段2300は、図18の放電回路1850として使用されてよい。 In some embodiments, the discharge circuit stage 2300 may be used as the discharge circuit 1850 of FIG.

図24は、放電回路を含む、本明細書に説明するパルス発生器システムの実施形態等、パルス発生器システムを使用する方法2400を示すフローチャート図である。方法2400は、参照により本明細書に援用される、2016年5月6日に出願され、「HIGH−VOLTAGE ANAlOG CIRCUIT PULSER WITH FEEDBACK CONTROL」と題する米国特許出願第15/148,344号に説明する方法のいずれかとともにまたはいずれかの一部として使用されてよい。 FIG. 24 is a flowchart showing a method 2400 using a pulse generator system, such as an embodiment of the pulse generator system described herein, including a discharge circuit. Method 2400 is described in U.S. Patent Application No. 15 / 148,344, filed May 6, 2016, incorporated herein by reference, entitled "HIGH-VOLTAGE ANAlOG CIRCUIT PULSER WITH FEEDBACK CONTROL". It may be used with or as part of any of the methods.

2410で、パルス発生器システムのパルス発生器回路が充電される。例えば、パルス発生器システムは、例えば、図6Aのコンデンサ515、525、及び535に関して上述したように、パルス発生器回路のコンデンサを充電することによって充電されてよい。 At 2410, the pulse generator circuit of the pulse generator system is charged. For example, the pulse generator system may be charged by charging the capacitors in the pulse generator circuit, for example, as described above with respect to the capacitors 515, 525, and 535 of FIG. 6A.

2420で、パルスが発生し、患者または被験者に印加される。例えば、パルス発生器システムの電極は、例えば図6Bに関して上述したように、患者または被験者にパルスを印加するためにパルス発生器回路を放電するために使用されてよい。 At 2420, a pulse is generated and applied to the patient or subject. For example, the electrodes of a pulse generator system may be used to discharge a pulse generator circuit to apply a pulse to a patient or subject, eg, as described above with respect to FIG. 6B.

2430で、追加のパルスが、患者または被験者に印加されるかどうかに関して判断が下される。追加のパルスが印加される場合、方法は2420に戻り、追加のパルスが印加される。追加のパルスが印加されない場合、方法は2440に続く。 At 2430, a decision is made as to whether an additional pulse is applied to the patient or subject. If an additional pulse is applied, the method returns to 2420 and an additional pulse is applied. If no additional pulses are applied, the method continues to 2440.

2440で、パルス発生器回路システムのパルス発生器回路が放電される。例えば、パルス発生器回路は、本明細書の他の箇所で説明する放電回路等の放電回路を使用し、放電されてよい。例えば、追加のパルスが患者または被験者に印加されない場合、入力電圧はオフにされ、パルス発生器システムのパルス発生器回路は、パルス発生器回路のエネルギー蓄積コンデンサ全体での電圧が100V、50V、20V、10V、5V、または1V未満になるように放電されてよく、エネルギー蓄積コンデンサは、以前に1000V、2500V、または5000Vを超える電圧に充電されていた。 At 2440, the pulse generator circuit of the pulse generator circuit system is discharged. For example, the pulse generator circuit may be discharged using a discharge circuit such as a discharge circuit described elsewhere herein. For example, if no additional pulse is applied to the patient or subject, the input voltage is turned off and the pulse generator circuit of the pulse generator system has a voltage of 100V, 50V, 20V across the energy storage capacitor of the pulse generator circuit. It may be discharged to less than 10V, 5V, or 1V, and the energy storage capacitor was previously charged to a voltage greater than 1000V, 2500V, or 5000V.

したがって、放電回路を含むことによって、nsPEFパルス発生器はより安全になる。nsPEFパルス発生器は、インピーダンスチェックまたは初期安全チェックが合格した後にのみ完全に充電されてよく、パルシング終了直後に自動的に放電できる。これは、患者またはユーザーに誤って高電圧を印加する可能性を排除する。 Therefore, the inclusion of a discharge circuit makes the nsPEF pulse generator safer. The nsPEF pulse generator may be fully charged only after passing the impedance check or initial safety check and can be automatically discharged immediately after the end of pulsing. This eliminates the possibility of accidentally applying a high voltage to the patient or user.

図25は、放電回路を含む本明細書に説明するパルス発生器システムの実施形態等、パルス発生器システムを使用する方法2500を示すフローチャート図である。方法2500は、参照により本明細書に援用される、2016年5月6日に出願され、「HIGH−VOLTAGE ANALOG CIRCUIT PULSER WITH FEEDBACK CONTROL」と題する米国特許出願第15/148,344号に説明する方法のいずれかとともにまたはいずれかの一部として使用されてよい。 FIG. 25 is a flowchart showing a method 2500 using the pulse generator system, such as an embodiment of the pulse generator system described herein, including a discharge circuit. Method 2500 is described in US Patent Application No. 15 / 148,344, filed May 6, 2016, which is incorporated herein by reference, entitled "HIGH-VOLTAGE ANALOG CIRCUIT PULSER WITH FEEDBACK CONTROL". It may be used with or as part of any of the methods.

2510で、パルス発生器システムのパルス発生器回路が充電される。例えば、パルス発生器システムは、例えば図6Aに関して上述したように、パルス発生器回路を充電することによって充電されてよい。 At 2510, the pulse generator circuit of the pulse generator system is charged. For example, the pulse generator system may be charged by charging the pulse generator circuit, eg, as described above with respect to FIG. 6A.

2520で、パルスが発生し、患者または被験者に印加される。例えば、パルス発生器システムの電極は、例えば図6Bに関して上述したように、患者または被験者にパルスを印加するためにパルス発生器回路を放電するために使用されてよい。 At 2520, a pulse is generated and applied to the patient or subject. For example, the electrodes of a pulse generator system may be used to discharge a pulse generator circuit to apply a pulse to a patient or subject, eg, as described above with respect to FIG. 6B.

2530で、2510の充電の電圧に対応する追加のパルスが患者または被験者に印加されるかどうかに関して判断が下される。2510の充電の電圧に対応する追加のパルスが印加される場合、方法は2520に戻り、追加のパルスが印加される。追加のパルスが印加されない場合、方法は2540に続く。 At 2530, a decision is made as to whether an additional pulse corresponding to the charging voltage of 2510 is applied to the patient or subject. If an additional pulse corresponding to the charging voltage of 2510 is applied, the method returns to 2520 and an additional pulse is applied. If no additional pulses are applied, the method continues to 2540.

2540で、パルス発生器システムのパルス発生器回路の電圧は、例えば、2510の充電の電圧に満たない電圧に放電される等、変更される。例えば、パルス発生器システムは、例えば本明細書に説明する放電回路等の放電回路を使用し、放電されてよい。例えば、パルス発生器システムのパルス発生器回路は、5000Vの電圧から4000Vの放電電圧に放電されてよい。 At 2540, the voltage of the pulse generator circuit of the pulse generator system is changed, for example, discharged to a voltage less than the charging voltage of 2510. For example, the pulse generator system may be discharged using, for example, a discharge circuit such as the discharge circuit described herein. For example, the pulse generator circuit of a pulse generator system may be discharged from a voltage of 5000 V to a discharge voltage of 4000 V.

2550で、パルスが発生し、患者または被験者に印加される。例えば、パルス発生器システムの電極は、例えば図6Bに関して上述したように、患者または被験者にパルスを印加するためにパルス発生器回路を放電するために使用されてよい。 At 2550, a pulse is generated and applied to the patient or subject. For example, the electrodes of a pulse generator system may be used to discharge a pulse generator circuit to apply a pulse to a patient or subject, eg, as described above with respect to FIG. 6B.

2560で、2540の放電の電圧に対応する追加のパルスが患者または被験者に印加されるのかどうかに関して判断が下される。2540の放電の電圧に対応する追加パルスが印加される場合、方法は2550に戻り、追加パルスが印加される。追加パルスが印加されない場合、方法は2570に続く。 At 2560, a decision is made as to whether an additional pulse corresponding to the voltage of the discharge of 2540 is applied to the patient or subject. If an additional pulse corresponding to the discharge voltage of 2540 is applied, the method returns to 2550 and an additional pulse is applied. If no additional pulse is applied, the method continues to 2570.

2570で、パルス発生器システムのパルス発生器回路は、放電電圧から放電される。例えば、パルス発生器回路は、本明細書の他の箇所に説明する放電回路等の放電回路を使用し、放電されてよい。例えば、追加パルスが患者または被験者に印加されない場合、パルス発生器システムのパルス発生器回路は、パルス発生器回路のエネルギー蓄積コンデンサ全体での電圧が100V、50V、20V、10V、5V、または1V未満になるように放電されてよく、エネルギー蓄積コンデンサは、以前に1000V、2500V、4000V、または5000Vを超える電圧に充電されていた。 At 2570, the pulse generator circuit of the pulse generator system is discharged from the discharge voltage. For example, the pulse generator circuit may be discharged using a discharge circuit such as a discharge circuit described elsewhere herein. For example, if no additional pulse is applied to the patient or subject, the pulse generator circuit of the pulse generator system will have a voltage across the energy storage capacitor of the pulse generator circuit of less than 100V, 50V, 20V, 10V, 5V, or 1V. The energy storage capacitor was previously charged to a voltage greater than 1000V, 2500V, 4000V, or 5000V.

図26は、放電回路網を含む本明細書に説明するパルス発生器システムの実施形態等のパルス発生器システムを使用する方法2600を示すフローチャート図である。方法2600は、参照により本明細書に援用される、2016年5月6日に出願され、「HIGH−VOLTAGE ANALOG CIRCUIT PULSER WITH FEEDBACK CONTROL」と題する米国特許出願第15/148,344号に説明する方法のいずれかとともにまたはいずれかの一部として使用されてよい。 FIG. 26 is a flowchart showing a method 2600 using a pulse generator system, such as an embodiment of the pulse generator system described herein, including a discharge network. Method 2600 is described in US Patent Application No. 15 / 148,344, filed May 6, 2016, which is incorporated herein by reference, entitled "HIGH-VOLTAGE ANALOG CIRCUIT PULSER WITH FEEDBACK CONTROL". It may be used with or as part of any of the methods.

2610で、パルス発生器システムのパルス発生器回路は、新しい電圧に充電または放電される。例えば、パルス発生器システムは、例えば図6Aに関して上述したように、パルス発生器回路を充電することによって充電されてよい。代わりに、パルス発生器システムは、図17に関して上述したように、放電回路を用いてパルス発生器回路を放電することによって放電されてよい。 At 2610, the pulse generator circuit of the pulse generator system is charged or discharged to a new voltage. For example, the pulse generator system may be charged by charging the pulse generator circuit, eg, as described above with respect to FIG. 6A. Alternatively, the pulse generator system may be discharged by discharging the pulse generator circuit with a discharge circuit, as described above with respect to FIG.

2630で、2610の充電または放電の電圧に対応する追加のパルスが患者または被験者に印加されるかどうかに関して判断が下される。2610の充電または放電の電圧に対応する追加のパルスが印加される場合、方法は、2620に戻り、追加のパルスが印加される。追加のパルスが印加されない場合、方法は2640に続く。 At 2630, a decision is made as to whether an additional pulse corresponding to the charge or discharge voltage of 2610 is applied to the patient or subject. If an additional pulse corresponding to the charge or discharge voltage of 2610 is applied, the method returns to 2620 and an additional pulse is applied. If no additional pulses are applied, the method continues to 2640.

2640で、新しい電圧に対応する追加のパルスが患者または被験者に印加されるかどうかに関して判断が下される。新しい電圧に対応する追加のパルスが印加される場合、方法は2610に戻り、パルス発生器システムのパルス発生器回路が新しい電圧に充電または放電される。追加のパルスが印加されない旨の判断に応えて、方法は2650に続く。 At 2640, a decision is made as to whether an additional pulse corresponding to the new voltage is applied to the patient or subject. If an additional pulse corresponding to the new voltage is applied, the method returns to 2610 and the pulse generator circuit of the pulse generator system is charged or discharged to the new voltage. In response to the determination that no additional pulses are applied, the method continues at 2650.

2650で、パルス発生器システムのパルス発生器回路は、その以前の電圧から放電される。例えば、追加パルスが患者または被験者に印加されない場合、パルス発生器システムのパルス発生器回路は、パルス発生器回路のエネルギー蓄積コンデンサ全体での電圧が100V、50V、20V、10V、5V、または1V未満になるように放電されてよく、エネルギー蓄積コンデンサは、以前に1000V、2500V、4000V、または5000Vを超える電圧に充電または放電されていた。 At 2650, the pulse generator circuit of the pulse generator system is discharged from its previous voltage. For example, if no additional pulse is applied to the patient or subject, the pulse generator circuit of the pulse generator system will have a voltage across the energy storage capacitor of the pulse generator circuit of less than 100V, 50V, 20V, 10V, 5V, or 1V. The energy storage capacitor was previously charged or discharged to a voltage greater than 1000V, 2500V, 4000V, or 5000V.

したがって、方法2600を使用すると、次に印加される各パルスの電圧は、各パルスが印加された後に増加もしくは減少されてよい、または所定数の各パルスが印加された後に増加もしくは減少されてよい。いくつかの実施形態では、次の各パルスの電圧が決定され、パルス発生器システムが相応して充電または放電される。 Therefore, using method 2600, the voltage of each pulse applied next may be increased or decreased after each pulse is applied, or may be increased or decreased after a predetermined number of pulses are applied. .. In some embodiments, the voltage for each of the following pulses is determined and the pulse generator system is charged or discharged accordingly.

アポトーシスを刺激するほど十分に腫瘍にnsPEFを印加することは、少なくとも実験で見つけられた電気特性を含む。例えば、500〜2000パルスの場合、毎秒1〜7パルス(pps)での20nsの立ち上がり時間から30kV/cm(センチメートル毎キロボルト)を有する100nsの長さのパルスが、腫瘍の種類に応じてアポトーシスを刺激するのに十分であることが判明している。少なくとも20kV/cmのパルス電場が効果的であることが示されている。50パルスを超えるパルスの数も効果的であることが示されている。電極のタイプ及び皮膚抵抗に応じて、12Aと60Aの間の電流値が生じた。 Applying nsPEF to the tumor sufficiently to stimulate apoptosis involves at least the electrical properties found experimentally. For example, in the case of 500 to 2000 pulses, a 100 ns long pulse with 30 kV / cm (centimeters per kilovolt) from a rise time of 20 ns at 1 to 7 pulses per second (pps) is apoptotic depending on the type of tumor. It has been found to be sufficient to stimulate. A pulsed electric field of at least 20 kV / cm has been shown to be effective. The number of pulses above 50 has also been shown to be effective. A current value between 12A and 60A was generated, depending on the type of electrode and skin resistance.

本明細書に説明するパルス発生器の実施形態には多くの用途がある。被験者の血流を介して転移したがんは、nsPEF免疫刺激特性を使用し、治療され得る。治療のために、循環腫瘍細胞(CTC)は血流から隔離され、バイアル、試験管、または他の適切な体外環境で蓄積される。いくつかの場合、収集され、蓄積される腫瘍細胞は少し(例えば、5、10)しかない場合がある。nsPEF電場は、細胞を治療するためにこの塊を通して印加される。これは、カルレティキュリンまたは1つ以上の他の損傷関連分子パターン(DAMP)を腫瘍細胞の表面膜に発現させる場合がある。腫瘍細胞は、次いで注射、点滴、またはそれ以外によって被験者の血流の中に戻されてよい。 The embodiments of the pulse generator described herein have many uses. Cancer that has metastasized through the subject's bloodstream can be treated using the nsPEF immunostimulatory properties. For treatment, circulating tumor cells (CTCs) are isolated from the bloodstream and accumulated in vials, test tubes, or other suitable extracorporeal environments. In some cases, only a few (eg, 5, 10) tumor cells are collected and accumulated. An nsPEF electric field is applied through this mass to treat the cells. It may express calreticulin or one or more other damage-related molecular patterns (DAMPs) on the surface membrane of tumor cells. Tumor cells may then be returned to the subject's bloodstream by injection, infusion, or otherwise.

代替実施形態では、単一のCTCが血流から隔離されてもよく、各細胞は個別に治療されてよい。ビオチン類似体を運ぶポリマー層でコーティングされ、CTCを捕捉するための抗体に抱合された鉄ナノ粒子を使用し全血液中でCTCを捕捉する自動システムは、腫瘍細胞を自動的に捕捉することができ、磁石及び/または遠心分離機がそれらを分離できる。抗体からの分離後、CTCは、小さい毛細管によりnsPEFで治療され、次いで患者の血流に最導入され得る。 In an alternative embodiment, a single CTC may be isolated from the bloodstream and each cell may be treated individually. An automated system that captures CTCs in whole blood using iron nanoparticles coated with a polymer layer carrying a biotin analog and conjugated to an antibody to capture CTCs can automatically capture tumor cells. Yes, magnets and / or centrifuges can separate them. After separation from the antibody, CTC can be treated with nsPEF by small capillaries and then reintroduced into the patient's bloodstream.

応用の例は、人間の被験者及びネズミ科目の対象を説明しているが、他の動物の治療も意図される。馬及び乳牛等の農業用動物、または馬等のレース用の動物が治療されてよい。猫及び犬等のコンパニオンアニマルは、本明細書に説明する治療による特別な用途を見つける。獣医が小さい動物から多くの腫瘍を除去することが困難である場合があるが、動物はその進行する痛みを伝達できないため、がんは相対的に後期に見つけられる場合がある。さらに、腫瘍細胞−治療された腫瘍細胞ではあるが−を再注入する上で固有のリスクは、最愛のペットの転移したがんを潜在的に停止させる潜在的な利益に値する場合がある。 Examples of applications describe subjects for human subjects and murine subjects, but treatment of other animals is also intended. Agricultural animals such as horses and dairy cows, or racing animals such as horses may be treated. Companion animals such as cats and dogs find special uses with the treatments described herein. Although it may be difficult for a veterinarian to remove many tumors from a small animal, the cancer may be found relatively late because the animal cannot transmit its progressive pain. In addition, the inherent risk of reinjecting tumor cells-although treated tumor cells-may be worth the potential benefit of potentially stopping the metastatic cancer of a beloved pet.

本発明の方法は、悪性、良性、軟組織、それとも固形として特徴付けられるのかに関わりなく任意の種類のがん、及び前がん及び転移後(post−metastatic)がんを含むすべての段階及び等級のがんに使用できる。異なる種類のがんの例は、胃癌(例えば、胃癌)、大腸癌、消化管間質腫瘍、消化管カルチノイド腫瘍、結腸癌、直腸癌、肛門癌、胆管癌、小腸癌、及び食道癌等の消化器癌及び消化管癌、乳癌、肺癌、胆嚢癌、肝臓癌、脾臓癌、虫垂癌、前立腺癌、卵巣癌、腎臓癌(例えば、腎細胞癌)、中枢神経系の癌、皮膚癌(例えば、黒色腫)、リンパ腫、神経膠腫、絨毛腫、頭部癌及び頸部癌、骨肉腫、及び血液癌を含むが、これに限定されるものではない。 The methods of the invention are of all stages and grades, including any type of cancer, whether characterized as malignant, benign, soft tissue or solid, and precancerous and post-metastatic cancers. Can be used for cancer. Examples of different types of cancer include gastric cancer (eg, gastric cancer), colon cancer, gastrointestinal stromal tumor, gastrointestinal cartinoid tumor, colon cancer, rectal cancer, anal cancer, gallbladder cancer, small bowel cancer, and esophageal cancer. Gastrointestinal and gastrointestinal cancer, breast cancer, lung cancer, gallbladder cancer, liver cancer, spleen cancer, worm drop cancer, prostate cancer, ovarian cancer, kidney cancer (eg, renal cell cancer), central nervous system cancer, skin cancer (eg) , Black tumor), lymphoma, glioma, choriocarcinoma, head and cervical cancer, osteosarcoma, and hematological malignancies, but is not limited to.

nsPEF治療の電気特性は、腫瘍の大きさ及び/または種類に基づいて調整できる。腫瘍の種類は、上述したがん性腫瘍等の体の異なる部位の腫瘍を含む場合がある。 The electrical properties of nsPEF treatment can be adjusted based on tumor size and / or type. Tumor types may include tumors of different parts of the body, such as the cancerous tumors mentioned above.

本明細書に説明する種々の実施形態はほんの一例にすぎず、本発明の範囲を制限することを目的としていないことを理解されたい。例えば、本明細書で説明する多くの材料及び構造は、本発明の精神から逸脱することなく他の材料及び構造と置換されてよい。したがって、請求される本発明は、当業者に明らかになるように、本明細書に説明する特定の例及び好ましい実施形態からの変形形態を含んでよい。本発明がなぜ機能するのかに関する種々の理論が制限的となることを目的としていないことを理解されたい。 It should be understood that the various embodiments described herein are merely examples and are not intended to limit the scope of the invention. For example, many materials and structures described herein may be replaced with other materials and structures without departing from the spirit of the invention. Accordingly, the claimed invention may include modifications from the particular examples and preferred embodiments described herein, as will be apparent to those skilled in the art. It should be understood that the various theories as to why the present invention works are not intended to be limiting.

上記説明は例示的であり、制限的ではない。本発明の多くの変形形態は、本開示を見直すと当業者に明らかになる。したがって、本発明の範囲は、上記説明に関してではなく決定されるべきであるが、代わりにその完全な範囲及び同等物とともに未決の特許請求の範囲に関して決定されるべきである。 The above description is exemplary and not restrictive. Many variations of the present invention will become apparent to those skilled in the art upon review of the present disclosure. Therefore, the scope of the invention should be determined not with respect to the above description, but instead with respect to its full scope and equivalents as well as the pending claims.

上述したように、明細書中または図中で本明細書に提供されるすべての測定、寸法、及び材料は、ほんの一例に過ぎない。 As mentioned above, all measurements, dimensions, and materials provided herein in the specification or in the drawings are merely examples.

「a」、「an」、または「the」の列挙は、明確に逆の指示がない限り、「1つ以上の」を意味することが意図される。「第1の」構成要素に対する参照は、必ずしも、第2の構成要素が提供されることを必要としない。さらに、「第1の」または「第2の」構成要素に対する参照は、特に明記しない限り参照された構成要素を特定の位置に制限しない。 The enumeration of "a", "an", or "the" is intended to mean "one or more" unless explicitly reversed. References to the "first" component do not necessarily require that a second component be provided. Furthermore, references to "first" or "second" components do not limit the referenced components to a particular position unless otherwise stated.

本明細書で言及するすべての刊行物は、刊行物が引用されるものに関連して方法及び/または材料を開示し、記述するために参照により本明細書に援用される。本明細書で説明する刊行物はその開示のためだけに、本願の出願日前に提供される。本明細書中のなにも、本発明が、先行発明のおかげで係る刊行物に先行する権利がない旨の了解として解釈されるべきではない。さらに、提供される刊行物の日付は、実際の公開日と異なる場合があり、実際の公開日は独立して確認する必要がある場合がある。 All publications referred to herein are incorporated herein by reference to disclose and describe methods and / or materials in connection with those cited in the publication. The publications described herein are provided prior to the filing date of the present application solely for its disclosure. Nothing in this specification should be construed as an understanding that the present invention has no right to precede such publications due to prior inventions. In addition, the dates of publications provided may differ from the actual publication dates, and the actual publication dates may need to be confirmed independently.

Claims (23)

ナノ秒パルス電場(nsPEF)発生器であって、
直列に接続されている複数のパルス発生器段と、
入力信号パルスに応えて前記複数のパルス発生器段のために駆動信号パルスを発生させるように構成されたドライバ回路と、を備え、
前記複数のパルス発生器段のそれぞれが、
直列に接続された複数のスイッチを含むスイッチスタックと、
前記駆動信号パルスに応えて前記複数のスイッチを切り替えるために制御信号パルスを発生させるように構成された少なくとも1つのスイッチドライバと、を備え、
前記スイッチドライバの入力ポートが、前記ドライバ回路の出力ポートに結合され、
前記スイッチドライバの出力ポートが、前記複数のスイッチの前記それぞれのスイッチに結合され、
前記スイッチドライバの前記出力ポートが、変圧器を通して前記スイッチドライバの前記入力ポートに結合され、
容量性素子が、前記スイッチスタックに結合される、
前記ナノ秒パルス電場発生器。
Nanosecond pulsed electric field (nsPEF) generator
With multiple pulse generator stages connected in series,
A driver circuit configured to generate drive signal pulses for the plurality of pulse generator stages in response to input signal pulses.
Each of the plurality of pulse generator stages
A switch stack containing multiple switches connected in series,
It comprises at least one switch driver configured to generate a control signal pulse to switch the plurality of switches in response to the drive signal pulse.
The input port of the switch driver is coupled to the output port of the driver circuit.
The output port of the switch driver is coupled to the respective switch of the plurality of switches.
The output port of the switch driver is coupled to the input port of the switch driver through a transformer.
The capacitive element is coupled to the switch stack.
The nanosecond pulse electric field generator.
前記複数のパルス発生器段のうちの少なくともいくつかが複数のスイッチドライバを備え、
各スイッチドライバが、前記複数のスイッチのうちのそれぞれのスイッチに対応し、前記駆動信号パルスに応えて前記それぞれのスイッチを切り替えるために制御信号パルスを発生させるように構成される、
請求項1に記載のnsPEF発生器。
At least some of the plurality of pulse generator stages have multiple switch drivers.
Each switch driver is configured to correspond to each of the plurality of switches and generate a control signal pulse to switch the respective switch in response to the drive signal pulse.
The nsPEF generator according to claim 1.
抵抗素子をさらに備え、充電モード中、前記容量性素子が、前記抵抗素子を通って流れる電流により充電電圧まで充電される、
請求項1または2に記載のnsPEF発生器。
A resistance element is further provided, and during the charging mode, the capacitive element is charged to a charging voltage by a current flowing through the resistance element.
The nsPEF generator according to claim 1 or 2.
前記複数のパルス発生器段及び前記ドライバ回路がパルス発生器回路であるパネルを形成し、
前記nsPEF発生器が、並列に接続された複数のパネルを含む、
請求項1〜3のいずれか1項に記載のnsPEF発生器。
The plurality of pulse generator stages and the driver circuit form a panel which is a pulse generator circuit.
The nsPEF generator comprises a plurality of panels connected in parallel.
The nsPEF generator according to any one of claims 1 to 3.
前記複数のパルス発生器段が5つ以下の段を含む、
請求項1〜4のいずれか1項に記載のnsPEF発生器。
The plurality of pulse generator stages include five or less stages.
The nsPEF generator according to any one of claims 1 to 4.
前記複数のパルス発生器段のうちの少なくともいくつかが、5kVを超える振幅を有するパルスを発生させるように構成される、
請求項1〜5のいずれか1項に記載のnsPEF発生器。
At least some of the plurality of pulse generator stages are configured to generate pulses having an amplitude greater than 5 kV.
The nsPEF generator according to any one of claims 1 to 5.
前記変圧器が、損失の多い変圧器を含む、
請求項1〜6のいずれか1項に記載のnsPEF発生器。
The transformer includes a lossy transformer.
The nsPEF generator according to any one of claims 1 to 6.
前記変圧器が、100Vμs未満の電圧時間定数を有する、
請求項7に記載のnsPEF発生器。
The transformer has a voltage time constant of less than 100 Vμs.
The nsPEF generator according to claim 7.
前記変圧器が、
5巻き未満を有する一次巻線と、
5巻き未満を有する二次巻線と、を含む、
請求項1〜8のいずれか1項に記載のnsPEF発生器。
The transformer
With a primary winding with less than 5 turns,
Including secondary windings having less than 5 turns,
The nsPEF generator according to any one of claims 1 to 8.
前記変圧器が、リセットを行う巻線なしの変圧器を含む、
請求項1〜9のいずれか1項に記載のnsPEF発生器。
The transformer includes a windingless transformer that performs a reset.
The nsPEF generator according to any one of claims 1 to 9.
前記複数のスイッチが、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)、サイリスタ、または絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)を含む、
請求項1〜10のいずれか1項に記載のnsPEF発生器。
The plurality of switches include a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), a thyristor, or an insulated gate bipolar transistor (IGBT).
The nsPEF generator according to any one of claims 1 to 10.
前記複数のパルス発生器段のうちのそれぞれを選択的に放電するように構成された放電回路をさらに備える、
請求項1〜11のいずれか1項に記載のnsPEF発生器。
Further comprising a discharge circuit configured to selectively discharge each of the plurality of pulse generator stages.
The nsPEF generator according to any one of claims 1 to 11.
前記放電回路が、充電電圧と、前記パルス発生器段の前記容量性素子全体での電圧との差異に基づいてパルス発生器段を放電するように構成される、
請求項12に記載のnsPEF発生器。
The discharge circuit is configured to discharge the pulse generator stage based on the difference between the charging voltage and the voltage across the capacitive element of the pulse generator stage.
The nsPEF generator according to claim 12.
前記放電回路が複数の放電段を含み、各放電段がパルス発生器段に対応する、
請求項12に記載のnsPEF発生器。
The discharge circuit includes a plurality of discharge stages, and each discharge stage corresponds to a pulse generator stage.
The nsPEF generator according to claim 12.
前記複数の放電段のうちの1つの放電段が、
直列に接続された複数の放電スイッチを含む放電スイッチスタックと、
パルス発生器段の前記容量性素子に前記放電スイッチスタックを接続する放電抵抗器と、を備える、
請求項14に記載のnsPEF発生器。
One of the plurality of discharge stages is
A discharge switch stack containing multiple discharge switches connected in series,
A discharge resistor for connecting the discharge switch stack to the capacitive element in the pulse generator stage.
The nsPEF generator according to claim 14.
前記複数の放電段のうちの前記1つの放電段が、さらに
前記パルス発生器段の前記容量性素子全体での電圧に基づいてパルスを発生させるように構成されたパルス発生器と、
複数の変圧器であって、前記複数の変圧器の各変圧器が、前記パルス発生器及びそれぞれの放電スイッチに接続され、前記パルス発生器の出力に基づいて前記それぞれの放電スイッチのために制御信号を生成するように構成される、前記複数の変圧器と、を備える、
請求項15に記載のnsPEF発生器。
A pulse generator configured such that one of the plurality of discharge stages further generates a pulse based on the voltage of the entire capacitive element of the pulse generator stage.
A plurality of transformers, each of the transformers of the plurality of transformers is connected to the pulse generator and the respective discharge switch, and is controlled for the respective discharge switch based on the output of the pulse generator. A plurality of transformers configured to generate a signal, and the like.
The nsPEF generator according to claim 15.
前記放電回路が、放電入力端子において受信される放電制御信号に応じて、前記複数のパルス発生器段のそれぞれに放電するように構成されている、請求項12に記載のnsPEF発生器。 The nsPEF generator according to claim 12, wherein the discharge circuit is configured to discharge to each of the plurality of pulse generator stages according to a discharge control signal received at the discharge input terminal. パルス発生器の作動方法であって、
ドライバ回路によって入力信号パルスを受け取ることと、
前記ドライバ回路によって、前記入力信号パルスに基づいて駆動信号パルスを発生させることと、
複数の直列接続されたパルス発生器段の各パルス発生器段によって、及び前記駆動信号パルスに基づいて、
前記パルス発生器段の容量性素子を充電すること、及び
複数のスイッチを切り替えて前記容量性素子を電極を通して放電するために、少なくとも1つのスイッチドライバによって及び前記駆動信号パルスに基づいて、制御信号パルスを発生させること
によって、前記駆動信号パルスよりも高い振幅を有する出力パルスを発生させることと、を含み、
前記複数のスイッチが直列に接続されてスイッチスタックを形成し、
前記少なくとも1つのスイッチドライバが、前記駆動信号パルスを前記制御信号パルスに変換する変圧器を含む、
前記方法。
How to operate the pulse generator
Receiving input signal pulses by the driver circuit
The driver circuit generates a drive signal pulse based on the input signal pulse, and
A plurality of series connected each pulse generator stage of the pulse generator stage, and on the basis of the drive signal pulses,
A control signal by at least one switch driver and based on the drive signal pulse to charge the capacitive element of the pulse generator stage and to switch a plurality of switches to discharge the capacitive element through an electrode. By generating a pulse, including generating an output pulse having a higher amplitude than the drive signal pulse.
The plurality of switches are connected in series to form a switch stack.
The at least one switch driver includes a transformer that converts the drive signal pulse into the control signal pulse.
The method.
前記複数のスイッチを切り替えるために前記制御信号パルスを発生させることが、
前記少なくとも1つのスイッチドライバによって、前記複数のスイッチのそれぞれのスイッチを切り替えるために制御信号パルスを発生させること、を含む、
請求項18に記載の方法。
Generating the control signal pulse to toggle the plurality of switches
The at least one switch driver generates a control signal pulse to switch each of the plurality of switches.
18. The method of claim 18.
前記制御信号パルスの最大幅、前記複数のスイッチの最大ターンオン時間、及び前記出力パルスの最大パルス幅がナノ秒範囲内である、
請求項18または19に記載の方法。
The maximum width of the control signal pulse, the maximum turn-on time of the plurality of switches, and the maximum pulse width of the output pulse are within the nanosecond range.
The method of claim 18 or 19.
充電電圧と、前記対応するパルス発生器段の前記容量性素子全体での電圧との差異に基づいて前記複数の直列に接続されたパルス発生器段の各パルス発生器段を選択的に放電すること、をさらに含む、
請求項18〜20のいずれか1項に記載の方法。
Selectively discharge each pulse generator stage of the plurality of pulse generator stages connected in series based on the difference between the charging voltage and the voltage of the corresponding pulse generator stage in the entire capacitive element. Including that,
The method according to any one of claims 18 to 20.
各パルス発生器段を選択的に放電することが、放電抵抗器を通して放電スイッチスタックによって前記容量性素子を放電することを含む、
請求項21に記載の方法。
Selective discharge of each pulse generator stage involves discharging the capacitive element by a discharge switch stack through a discharge resistor.
21. The method of claim 21.
前記放電スイッチスタックによって前記容量性素子を放電することが、
複数の変圧器のうちの1つの変圧器によって、前記放電スイッチスタックのそれぞれの放電スイッチのために制御信号を生成することと、を含む、
請求項22に記載の方法。
Discharging the capacitive element with the discharge switch stack can
Generating a control signal for each discharge switch in the discharge switch stack by one of a plurality of transformers.
22. The method of claim 22.
JP2018544079A 2016-02-29 2017-01-31 High voltage analog circuit Discharge circuit of pulser and pulse generator Active JP6772431B2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662301477P 2016-02-29 2016-02-29
US62/301,477 2016-02-29
US15/347,729 US10874451B2 (en) 2016-02-29 2016-11-09 High-voltage analog circuit pulser and pulse generator discharge circuit
US15/347,729 2016-11-09
PCT/US2017/015881 WO2017151260A1 (en) 2016-02-29 2017-01-31 High-voltage analog circuit pulser and pulse generator discharge circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019506950A JP2019506950A (en) 2019-03-14
JP6772431B2 true JP6772431B2 (en) 2020-10-21

Family

ID=59679153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018544079A Active JP6772431B2 (en) 2016-02-29 2017-01-31 High voltage analog circuit Discharge circuit of pulser and pulse generator

Country Status (9)

Country Link
US (2) US10874451B2 (en)
EP (1) EP3424145A4 (en)
JP (1) JP6772431B2 (en)
KR (1) KR102212539B1 (en)
CN (1) CN108702146B (en)
AU (2) AU2017225296B2 (en)
CA (1) CA3015754C (en)
IL (1) IL261405B (en)
WO (1) WO2017151260A1 (en)

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2882336B1 (en) 2012-08-09 2019-06-26 University of Iowa Research Foundation Catheter systems for puncturing through a tissue structure
WO2015103574A1 (en) 2014-01-06 2015-07-09 Iowa Approach Inc. Apparatus and methods for renal denervation ablation
WO2015171921A2 (en) 2014-05-07 2015-11-12 Mickelson Steven R Methods and apparatus for selective tissue ablation
WO2015192027A1 (en) 2014-06-12 2015-12-17 Iowa Approach Inc. Method and apparatus for rapid and selective transurethral tissue ablation
EP3154464A4 (en) 2014-06-12 2018-01-24 Iowa Approach Inc. Method and apparatus for rapid and selective tissue ablation with cooling
WO2016060983A1 (en) 2014-10-14 2016-04-21 Iowa Approach Inc. Method and apparatus for rapid and safe pulmonary vein cardiac ablation
US10130423B1 (en) 2017-07-06 2018-11-20 Farapulse, Inc. Systems, devices, and methods for focal ablation
US20170189097A1 (en) 2016-01-05 2017-07-06 Iowa Approach Inc. Systems, apparatuses and methods for delivery of ablative energy to tissue
US10660702B2 (en) 2016-01-05 2020-05-26 Farapulse, Inc. Systems, devices, and methods for focal ablation
US10172673B2 (en) 2016-01-05 2019-01-08 Farapulse, Inc. Systems devices, and methods for delivery of pulsed electric field ablative energy to endocardial tissue
US10874451B2 (en) 2016-02-29 2020-12-29 Pulse Biosciences, Inc. High-voltage analog circuit pulser and pulse generator discharge circuit
US10548665B2 (en) 2016-02-29 2020-02-04 Pulse Biosciences, Inc. High-voltage analog circuit pulser with feedback control
EP3457976A4 (en) 2016-05-16 2019-12-11 Pulse Biosciences, Inc. Pulse applicator
EP3471631A4 (en) 2016-06-16 2020-03-04 Farapulse, Inc. Systems, apparatuses, and methods for guide wire delivery
AU2017289267B2 (en) 2016-06-27 2021-08-12 Galvanize Therapeutics, Inc. Generator and a catheter with an electrode and a method for treating a lung passageway
US10543357B2 (en) 2016-09-19 2020-01-28 Pulse Biosciences, Inc. High voltage connectors for pulse generators
US11717337B2 (en) 2016-11-29 2023-08-08 St. Jude Medical, Cardiology Division, Inc. Electroporation systems and catheters for electroporation systems
US10946193B2 (en) 2017-02-28 2021-03-16 Pulse Biosciences, Inc. Pulse generator with independent panel triggering
EP3576839B1 (en) 2017-04-10 2022-10-26 St. Jude Medical, Cardiology Division, Inc. Electroporation system and method of preconditioning tissue for electroporation therapy
US9987081B1 (en) 2017-04-27 2018-06-05 Iowa Approach, Inc. Systems, devices, and methods for signal generation
US10617867B2 (en) 2017-04-28 2020-04-14 Farapulse, Inc. Systems, devices, and methods for delivery of pulsed electric field ablative energy to esophageal tissue
US10850095B2 (en) 2017-08-08 2020-12-01 Pulse Biosciences, Inc. Treatment of tissue by the application of energy
WO2019055512A1 (en) 2017-09-12 2019-03-21 Farapulse, Inc. Systems, apparatuses, and methods for ventricular focal ablation
US10857347B2 (en) 2017-09-19 2020-12-08 Pulse Biosciences, Inc. Treatment instrument and high-voltage connectors for robotic surgical system
US11577071B2 (en) 2018-03-13 2023-02-14 Pulse Biosciences, Inc. Moving electrodes for the application of electrical therapy within a tissue
US20190336198A1 (en) 2018-05-03 2019-11-07 Farapulse, Inc. Systems, devices, and methods for ablation using surgical clamps
CN115836908A (en) 2018-05-07 2023-03-24 波士顿科学医学有限公司 Systems, devices, and methods for delivering ablation energy to tissue
EP4410228A2 (en) 2018-05-07 2024-08-07 Boston Scientific Scimed, Inc. Epicardial ablation catheter
EP3790483B1 (en) 2018-05-07 2024-08-28 Boston Scientific Scimed, Inc. Systems for filtering high voltage noise induced by pulsed electric field ablation
EP3852661A1 (en) 2018-09-20 2021-07-28 Farapulse, Inc. Systems, apparatuses, and methods for delivery of pulsed electric field ablative energy to endocardial tissue
CN112823035A (en) 2018-10-10 2021-05-18 脉冲生物科学有限公司 Treatment of sebaceous glands by applying non-thermal energy
CN109714027B (en) * 2018-12-28 2023-03-31 中国工程物理研究院应用电子学研究所 Nanosecond wide-spectrum pulse generation device and method
US11571569B2 (en) 2019-02-15 2023-02-07 Pulse Biosciences, Inc. High-voltage catheters for sub-microsecond pulsing
EP3941375A1 (en) 2019-03-21 2022-01-26 Pulse Biosciences, Inc. Tattoo removal
CN111374750B (en) * 2019-08-06 2021-11-02 深圳钮迈科技有限公司 Pulse real-time monitoring circuit and tumor therapeutic instrument
US10625080B1 (en) 2019-09-17 2020-04-21 Farapulse, Inc. Systems, apparatuses, and methods for detecting ectopic electrocardiogram signals during pulsed electric field ablation
US11497541B2 (en) 2019-11-20 2022-11-15 Boston Scientific Scimed, Inc. Systems, apparatuses, and methods for protecting electronic components from high power noise induced by high voltage pulses
US11065047B2 (en) 2019-11-20 2021-07-20 Farapulse, Inc. Systems, apparatuses, and methods for protecting electronic components from high power noise induced by high voltage pulses
US10842572B1 (en) 2019-11-25 2020-11-24 Farapulse, Inc. Methods, systems, and apparatuses for tracking ablation devices and generating lesion lines
US11561601B2 (en) 2020-06-05 2023-01-24 Apple Inc. Method for performing system and power management over a serial data communication interface
CN114448397A (en) * 2022-01-07 2022-05-06 北京航空航天大学 Ultra-wideband low-overshoot Gaussian even pulse generation device with controllable amplitude interval and method

Family Cites Families (104)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1070914A (en) 1911-09-12 1913-08-19 Tjebbe G Raveling Fly-shield.
US3000813A (en) 1958-10-08 1961-09-19 American Cyanamid Co Platinum reforming catalyst and process for preparing the same
JPS6466985A (en) 1987-09-08 1989-03-13 Toshiba Corp Pulsed laser device
JPH0166985U (en) 1987-10-24 1989-04-28
US6190381B1 (en) 1995-06-07 2001-02-20 Arthrocare Corporation Methods for tissue resection, ablation and aspiration
US5902272A (en) 1992-01-07 1999-05-11 Arthrocare Corporation Planar ablation probe and method for electrosurgical cutting and ablation
US7429262B2 (en) 1992-01-07 2008-09-30 Arthrocare Corporation Apparatus and methods for electrosurgical ablation and resection of target tissue
JPH05244766A (en) * 1992-02-27 1993-09-21 Texas Instr Japan Ltd Charging pump circuit
US5568035A (en) * 1993-10-15 1996-10-22 Sony/Tektronix Corporation Variable-capacitance power supply apparatus
US5907484A (en) 1996-04-25 1999-05-25 Programmable Microelectronics Corp. Charge pump
US5774348A (en) 1996-06-24 1998-06-30 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Light-weight DC to very high voltage DC converter
US6017354A (en) 1996-08-15 2000-01-25 Stryker Corporation Integrated system for powered surgical tools
JP2887743B2 (en) 1996-08-21 1999-04-26 春日電機株式会社 DC static eliminator
JPH1066985A (en) 1996-08-28 1998-03-10 Kurita Water Ind Ltd Treatment of nitrogen compound-containing waste water
US6048789A (en) 1997-02-27 2000-04-11 Vlsi Technology, Inc. IC interconnect formation with chemical-mechanical polishing and silica etching with solution of nitric and hydrofluoric acids
JPH114575A (en) 1997-06-11 1999-01-06 Nec Corp Step-up circuit
US6026003A (en) 1998-12-18 2000-02-15 Motorola, Inc. Charge pump circuit and method for generating a bias voltage
US6137276A (en) 1999-02-22 2000-10-24 Mitel, Inc. Onhook telecom power supply regulator mode
US6678558B1 (en) 1999-03-25 2004-01-13 Genetronics, Inc. Method and apparatus for reducing electroporation-mediated muscle reaction and pain response
US6326177B1 (en) 1999-08-04 2001-12-04 Eastern Virginia Medical School Of The Medical College Of Hampton Roads Method and apparatus for intracellular electro-manipulation
US6831377B2 (en) 2000-05-03 2004-12-14 University Of Southern California Repetitive power pulse generator with fast rising pulse
DE10029112A1 (en) * 2000-06-14 2002-01-17 Werner Irnich Defibrillator with means for generating defibrillation pulses with at least two capacitors in different configurations and a corresponding method
US7496401B2 (en) 2001-04-06 2009-02-24 Mattioli Engineering Ltd Method and apparatus for skin absorption enhancement and transdermal drug delivery
WO2003047684A2 (en) 2001-12-04 2003-06-12 University Of Southern California Method for intracellular modifications within living cells using pulsed electric fields
US6975098B2 (en) 2002-01-31 2005-12-13 Vlt, Inc. Factorized power architecture with point of load sine amplitude converters
US8145316B2 (en) 2002-04-08 2012-03-27 Ardian, Inc. Methods and apparatus for renal neuromodulation
US20030204161A1 (en) 2002-04-25 2003-10-30 Bozidar Ferek-Petric Implantable electroporation therapy device and method for using same
US6849074B2 (en) 2002-06-17 2005-02-01 Medconx, Inc. Disposable surgical devices
FI114758B (en) 2002-10-25 2004-12-15 Nokia Oyj voltage multiplier
TW200427223A (en) 2003-05-29 2004-12-01 Macronix Int Co Ltd Voltage stabilizer of charge pump
CA2926068C (en) 2003-07-18 2022-05-03 Eastern Virginia Medical School Apparatus for generating electrical pulses and methods of using the same
US20090090763A1 (en) 2007-10-05 2009-04-09 Tyco Healthcare Group Lp Powered surgical stapling device
GB0411610D0 (en) 2004-05-24 2004-06-30 Bioinduction Ltd Electrotherapy apparatus
US7282049B2 (en) 2004-10-08 2007-10-16 Sherwood Services Ag Electrosurgical system employing multiple electrodes and method thereof
US7287504B2 (en) 2004-10-29 2007-10-30 Siemens Vdo Automotive Canada Inc. Over-center actuator
US7937143B2 (en) 2004-11-02 2011-05-03 Ardian, Inc. Methods and apparatus for inducing controlled renal neuromodulation
US8634539B2 (en) * 2004-11-19 2014-01-21 At&T Intellectual Property I, L.P. Tool and method for managed support services for PCs and other networked devices
US7209373B2 (en) 2004-12-28 2007-04-24 Kaiser Systems, Inc. High voltage pulse generator
US7855904B2 (en) 2005-03-17 2010-12-21 Los Alamos National Security, Llc Apparatus for producing voltage and current pulses
US7767433B2 (en) 2005-04-22 2010-08-03 University Of Southern California High voltage nanosecond pulse generator using fast recovery diodes for cell electro-manipulation
EP1915193B1 (en) 2005-08-19 2014-01-15 Old Dominion Research Foundation Antenna for operation in tissue
JP2009506873A (en) * 2005-09-07 2009-02-19 ザ ファウンドリー, インコーポレイテッド Apparatus and method for disrupting subcutaneous structures
US20070129626A1 (en) 2005-11-23 2007-06-07 Prakash Mahesh Methods and systems for facilitating surgical procedures
US7997278B2 (en) 2005-11-23 2011-08-16 Barrx Medical, Inc. Precision ablating method
JP5329978B2 (en) 2006-02-24 2013-10-30 イースタン バージニア メディカル スクール Nanosecond pulsed electric field causing self-destruction of melanoma
JP4624321B2 (en) 2006-08-04 2011-02-02 株式会社メガチップス Transcoder and coded image conversion method
EP2089090A4 (en) 2006-09-08 2012-12-05 Micronix Pty Ltd Guide-wire and guiding insert placement assembly for over-the-wire catheter placement and method of use
WO2008034103A2 (en) 2006-09-14 2008-03-20 Lazure Technologies, Llc Device and method for destruction of cancer cells
US7877139B2 (en) 2006-09-22 2011-01-25 Cameron Health, Inc. Method and device for implantable cardiac stimulus device lead impedance measurement
KR100820171B1 (en) * 2006-11-02 2008-04-07 한국전기연구원 Pulse power generator using semiconductor switch
CN101795636B (en) 2007-01-24 2013-06-19 皇家飞利浦电子股份有限公司 RF ablation planner
US9493765B2 (en) * 2007-03-23 2016-11-15 University Of Southern California Compact subnanosecond high voltage pulse generation system for cell electro-manipulation
WO2008141221A1 (en) 2007-05-09 2008-11-20 Old Dominion University Research Foundation Suction electrode-based medical instrument and system including the medical instrument for therapeutic electrotherapy
US8273251B2 (en) * 2007-09-07 2012-09-25 Clearwater Systems Corporation Use of electromagnetic pulses in cross-flow filtration systems
WO2009076246A2 (en) 2007-12-06 2009-06-18 Massachusetts Institute Of Technology Methods to treat unwanted tissue with electric pulses
US8992517B2 (en) 2008-04-29 2015-03-31 Virginia Tech Intellectual Properties Inc. Irreversible electroporation to treat aberrant cell masses
US9283051B2 (en) 2008-04-29 2016-03-15 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. System and method for estimating a treatment volume for administering electrical-energy based therapies
US10238447B2 (en) 2008-04-29 2019-03-26 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. System and method for ablating a tissue site by electroporation with real-time monitoring of treatment progress
CN101309044B (en) * 2008-05-22 2011-06-01 中铁五局(集团)有限公司 Three-phase controllable silicon phase shift trigger pulse control circuit
US8115343B2 (en) 2008-05-23 2012-02-14 University Of Southern California Nanosecond pulse generator
US8114072B2 (en) 2008-05-30 2012-02-14 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Electrical ablation device
US8747400B2 (en) 2008-08-13 2014-06-10 Arthrocare Corporation Systems and methods for screen electrode securement
US8377053B2 (en) 2008-09-05 2013-02-19 Covidien Lp Electrosurgical apparatus with high speed energy recovery
US20100240995A1 (en) 2009-03-17 2010-09-23 Bioelectromed Corp. System and method for treating tumors
US8512334B2 (en) 2009-06-12 2013-08-20 Bioelectromed Corporation Nanosecond pulsed electric field parameters for destroying tumors with a single treatment
US20110118729A1 (en) 2009-11-13 2011-05-19 Alcon Research, Ltd High-intensity pulsed electric field vitrectomy apparatus with load detection
WO2011081897A1 (en) 2009-12-15 2011-07-07 Alcon Research, Ltd. High-intensity pulsed electric field vitrectomy apparatus
WO2011080666A1 (en) 2009-12-30 2011-07-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Dynamic ablation device
US20110160514A1 (en) 2009-12-31 2011-06-30 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Electrical ablation devices
US8556891B2 (en) 2010-03-03 2013-10-15 Medtronic Ablation Frontiers Llc Variable-output radiofrequency ablation power supply
WO2011146498A2 (en) 2010-05-17 2011-11-24 Rafael Development Corporation, Ltd. Configurable pulse generator
EP2593098A4 (en) 2010-07-16 2014-02-05 Univ Johns Hopkins Methods and compositions for cancer immunotherapy
GB201021032D0 (en) * 2010-12-10 2011-01-26 Creo Medical Ltd Electrosurgical apparatus
US9024478B2 (en) * 2011-03-03 2015-05-05 Massachusetts Institute Of Technology Photovoltaic energy extraction with multilevel output DC-DC switched capacitor converters
DE102011050192A1 (en) 2011-05-06 2012-11-08 Aesculap Ag Surgical coupling system and surgical drive system
US20120310230A1 (en) 2011-06-01 2012-12-06 Angiodynamics, Inc. Coaxial dual function probe and method of use
US9399135B2 (en) 2011-07-12 2016-07-26 Astora Women's Health, Llc Electronic stimulator device pulse generator circuit
US9656055B2 (en) 2011-08-03 2017-05-23 Pulse Biosciences, Inc. In vivo treatment of skin lesions by electrical nanopulses
EP2744438B1 (en) 2011-09-13 2015-04-22 Koninklijke Philips N.V. Ablation planning with lesion coverage feedback
US9956391B2 (en) 2011-12-12 2018-05-01 Pulse Biosciences, Inc. Electric pulse generators
US10070914B2 (en) 2011-12-20 2018-09-11 Old Dominion University Research Foundation Electromanipulation of cells and other biological tissues by pulsed electric fields at elevated temperatures
US9943599B2 (en) 2011-12-22 2018-04-17 Herlev Hospital Therapeutic applications of calcium electroporation to effectively induce tumor necrosis
US9414881B2 (en) 2012-02-08 2016-08-16 Angiodynamics, Inc. System and method for increasing a target zone for electrical ablation
CN102780473B (en) * 2012-07-31 2015-06-17 西北核技术研究所 Repetition rate pulse string generator based on Tesla transformers
US9277957B2 (en) 2012-08-15 2016-03-08 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Electrosurgical devices and methods
US20140081256A1 (en) 2012-09-12 2014-03-20 Electromedical Associates Llc Portable electrosurgical instruments and method of using same
ITRM20120503A1 (en) 2012-10-17 2014-04-18 Gmv Srl ELECTROMEDICAL DEVICE.
US9545523B2 (en) 2013-03-14 2017-01-17 Zeltiq Aesthetics, Inc. Multi-modality treatment systems, methods and apparatus for altering subcutaneous lipid-rich tissue
EP3003470B8 (en) 2013-06-03 2017-10-04 Pulse Biosciences, Inc. Methods and devices for stimulating an immune response using nanosecond pulsed electric fields
US10285750B2 (en) 2013-07-29 2019-05-14 Covidien Lp Systems and methods for operating an electrosurgical generator
US9918790B2 (en) 2014-01-23 2018-03-20 Old Dominion University Research Foundation Ablation of myocardial tissues with nanosecond pulsed electric fields
US9737355B2 (en) 2014-03-31 2017-08-22 Ethicon Llc Controlling impedance rise in electrosurgical medical devices
FR3019700B1 (en) 2014-04-08 2016-05-13 Commissariat Energie Atomique SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING HIGH SINGLE POWER PULSED POWERS
AU2015355241B2 (en) 2014-12-01 2019-10-24 Pulse Biosciences, Inc. Nanoelectroablation control and vaccination
US10548665B2 (en) 2016-02-29 2020-02-04 Pulse Biosciences, Inc. High-voltage analog circuit pulser with feedback control
US10874451B2 (en) 2016-02-29 2020-12-29 Pulse Biosciences, Inc. High-voltage analog circuit pulser and pulse generator discharge circuit
US20170319851A1 (en) 2016-05-06 2017-11-09 Pulse Biosciences, Inc. Low-voltage impedance check pulse generator
EP3457976A4 (en) 2016-05-16 2019-12-11 Pulse Biosciences, Inc. Pulse applicator
WO2017201394A1 (en) 2016-05-20 2017-11-23 Pulse Biosciences, Inc. Optimizing total energy delivered in nanosecond pulses for triggering apoptosis in cultured cells
US10543357B2 (en) 2016-09-19 2020-01-28 Pulse Biosciences, Inc. High voltage connectors for pulse generators
EP3528730A1 (en) 2016-10-20 2019-08-28 Old Dominion University Research Foundation Methods and devices for using sub-microsecond electric pulses to trigger apoptosis
WO2018106672A1 (en) 2016-12-05 2018-06-14 Old Dominion University Research Foundation Methods and devices for treatment of tumors with nano-pulse stimulation
US10850095B2 (en) 2017-08-08 2020-12-01 Pulse Biosciences, Inc. Treatment of tissue by the application of energy
US10857347B2 (en) 2017-09-19 2020-12-08 Pulse Biosciences, Inc. Treatment instrument and high-voltage connectors for robotic surgical system

Also Published As

Publication number Publication date
AU2017225296B2 (en) 2020-10-22
CA3015754A1 (en) 2017-09-08
IL261405B (en) 2022-04-01
US20210038282A1 (en) 2021-02-11
AU2021200286A1 (en) 2021-03-18
EP3424145A1 (en) 2019-01-09
AU2021200286B2 (en) 2022-08-04
US11723712B2 (en) 2023-08-15
JP2019506950A (en) 2019-03-14
KR20180110066A (en) 2018-10-08
US20170246455A1 (en) 2017-08-31
CN108702146A (en) 2018-10-23
CN108702146B (en) 2022-04-05
CA3015754C (en) 2021-04-20
IL261405A (en) 2018-10-31
US20230329770A1 (en) 2023-10-19
EP3424145A4 (en) 2019-12-11
WO2017151260A1 (en) 2017-09-08
AU2017225296A1 (en) 2018-09-13
US10874451B2 (en) 2020-12-29
KR102212539B1 (en) 2021-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6772431B2 (en) High voltage analog circuit Discharge circuit of pulser and pulse generator
KR102369461B1 (en) Low Voltage Impedance Check Pulse Generator
US11051882B2 (en) High-voltage analog circuit pulser
US20210146129A1 (en) Pulse generator with independent panel triggering
US12076072B2 (en) High-voltage analog circuit pulser and pulse generator discharge circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181012

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181012

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190813

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20191111

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191217

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20200311

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20200518

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200529

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200811

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200910

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6772431

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250